离散数学屈婉玲第五章
离散数学 (5)
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一阶逻辑中命题符号化( 一阶逻辑中命题符号化(续)
例3 在一阶逻辑中将下面命题符号化 (1) 正数都大于负数 (2) 有的无理数大于有的有理数 注意: 题目中没给个体域, 解 注意 题目中没给个体域 一律用全总个体域 (1) 令F(x): x为正数 G(y): y为负数 L(x,y): x>y 为正数, 为负数, 为正数 为负数 →y(G(y)→L(x,y))) 或 x(F(x)→ → → xy(F(x)∧G(y)→L(x,y)) ∧ → 两者等值 (2) 令F(x): x是无理数 G(y): y是有理数 是无理数, 是有理数, 是无理数 是有理数 L(x,y):x>y : ∧y(G(y)∧L(x,y))) x(F(x)∧ ∧ ∧ 或 xy(F(x)∧G(y)∧L(x,y)) ∧ ∧ 两者等值
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谓词: 谓词 表示个体词的性质或相互之间关系的词 谓词常项: 谓词常项:表示具体性质或关系的谓词 F: …是人,F(a):a是人 是人, 是人 : 是人 是自然数, G: …是自然数, F(2):2是自然数 是自然数 : 是自然数 谓词变项: 谓词变项:表示抽象的或泛指的谓词 F: …具有性质 ,F(x):x具有性质 具有性质F, 具有性质具有性质 : 具有性质 元数: 元数:谓词中所包含的个体变项个数 一元谓词: 一元谓词 表示事物的性质 多元谓词(n元谓词 ≥ 元谓词, 多元谓词 元谓词 n≥2): 表示个体词之间的关系 有关系L, 如 L(x,y): x与y有关系 , L(x,y): x比y高2厘米 : 与 有关系 : 比 高 厘米 注意:多元谓词中, 注意:多元谓词中,个体变项的顺序不能随意改动
9
例1(续) 续
(2) 2 是无理数仅当 3 是有理数 2 在命题逻辑中, 是有理数. 在命题逻辑中 设 p: 2 是无理数,q: 33 : 2是无理数, : 是有理数 符号化为 q→p, 这是假命题 → 在一阶逻辑中, x是无理数 是无理数, x是有理 在一阶逻辑中, 设F(x): x是无理数, G(x): x是有理 数符号化为 F ( ( 22 ) → G (3 )3 ) F ) → G( (3) 如果 如果2>3,则3<4 , 在命题逻辑中, 在命题逻辑中 设 p:2>3,q:3<4. : , : 符号化为 p→q, 这是真命题 → 在一阶逻辑中, 在一阶逻辑中 设 F(x,y):x>y,G(x,y):x<y, : , : 符号化为 F(2,3)→G(3,4) →
离散数学屈婉玲(课堂)_2023年学习资料
离散数学-14.1代数系统的基本概念-定义14.1设S为集合，函数f:SxS→S称为S上的二元运算，-简称 二元运算.函数f:SS称为S上的一元运算，简-称一元运算.-●S中任何元素都可以进行运算，且运算的结果惟一 -●S中任何元素的运算结果都属于S,即S对该运算封闭.-例11自然数集合N上的加法和乘法是N上的二元运算， -减法和除法不是-2整数集合Z上的加法、减法和乘法都是Z上的二元运算，-而除法不是.求一个数的相反数是Z上 一元运算.-3非零实数集R*上的乘法和除法都是R*上的二元运算，而-加法和减法不是.求倒数是R*上的一元运 .
离散数学-实例-集合-运算-单位元-零元-逆元-Z.Q,R-普通加法+-0-无-x逆元-x-普通乘法³-1 x逆X-矩阵乘法³-n阶单位矩阵-X 逆元X1-X可逆-PB-并U-☑的逆元为☑-交n-B的逆元为B-对称差⊕-X的逆元为X-13
离散数学-第五部分代数系统简介-主要内容-●二元运算及其性质-二元运算和一元运算、二元运算性质、特异元素代数系统的概念-²几个典型的代数系统-半群、独异点、群-环与域-格与布尔代数-²代数系统的同构与同态-1
离散数学-第十四章代数系统简介-主要内容-二元运算及其性质-²一元和二元运算定义及其实例-●二元运算的性质 ²代数系统定义及其实例-●子代数-●积代数-代数系统的同态与同构-2
离散数学-运算表-运算表：表示有穷集上的一元和二元运算-0-41-o☑：-4101410M2…410Mns-o01-02-L2L1L2oM2²L2oMn-anoM1anou2…anon-二元运算的运算表-一元运 的运算表-6
离散数学-运算表的实例-例2设S=P{a,b,S上的⊕和~运算的运算表如下-0-{a}-{b}{a,b}-X-{a.b}-1-{a,b}{b}-⑦-aby-7
离散数学第二版屈婉玲
离散数学第二版屈婉玲简介《离散数学第二版》是由屈婉玲编写的离散数学教材。
离散数学是计算机科学中的一门基础课程，主要研究离散对象及其结构、性质和相互关系。
这本教材系统地介绍了离散数学的各个方面，具有循序渐进、清晰易懂的特点，适合计算机科学及相关专业本科生使用。
目录•离散数学概论–离散数学的基本概念–命题逻辑–谓词逻辑与推理–集合与命题逻辑的应用•图论基础–图的基本概念–有向图与无向图–图的遍历–最短路径•关系与函数–二元关系–关系的闭包与等价关系–函数与映射关系–函数的复合与反函数•计数原理–基本计数原理–排列与组合–生成函数–容斥原理•离散数学中的数论–整数与整除性–模运算与同余关系–素数与因子分解–公约数与最大公约数•离散结构中的代数系统–代数系统的基本概念–半群与幺半群–群与子群–环与域内容概述离散数学概论第一章介绍了离散数学的基本概念和离散对象的性质。
包括集合论、命题逻辑和谓词逻辑等内容。
后续讲解了命题逻辑的推理规则，以及如何应用集合论和命题逻辑解决实际问题。
图论基础第二章介绍了图论的基本概念和图的表示方法。
包括有向图和无向图的概念、图的遍历算法和最短路径算法。
通过实例讲解了如何使用图论解决实际问题。
关系与函数第三章介绍了关系与函数的概念和性质。
包括二元关系的定义和性质、关系的闭包和等价关系的概念，以及函数与映射关系的概念和性质。
通过实例讲解了如何使用关系和函数解决实际问题。
计数原理第四章介绍了计数原理的基本概念和计数方法。
包括基本计数原理、排列与组合、生成函数和容斥原理等内容。
通过实例讲解了如何使用计数原理解决实际问题。
离散数学中的数论第五章介绍了离散数学中的数论知识。
包括整数与整除性、模运算与同余关系、素数与因子分解、公约数与最大公约数等内容。
通过实例讲解了如何使用数论知识解决实际问题。
离散结构中的代数系统第六章介绍了离散结构中的代数系统。
包括代数系统的基本概念、半群与幺半群、群与子群、环与域等内容。
离散数学第三版-屈婉玲-课后习题答案
离散数学习题答案习题一及答案：（P14-15）14、将下列命题符号化：（5）李辛与李末是兄弟解：设p：李辛与李末是兄弟，则命题符号化的结果是p（6）王强与刘威都学过法语p q解：设p：王强学过法语；q：刘威学过法语；则命题符号化的结果是（9）只有天下大雨，他才乘班车上班q p解：设p：天下大雨；q：他乘班车上班；则命题符号化的结果是（11）下雪路滑，他迟到了解：设p：下雪；q：路滑；r：他迟到了；则命题符号化的结果是(p q)r15、设p：2+3=5.q：大熊猫产在中国.r：太阳从西方升起.求下列复合命题的真值：(p q r)((p q)r)（4）解：p=1，q=1，r=0，(p q r)(110)1，((p q)r)((11)0)(00)1 (p q r)((p q)r)111 19、用真值表判断下列公式的类型：(p p)q（2）解：列出公式的真值表，如下所示：p p qq(p p)(p p)q0 0 1 1 1 10 1 1 0 1 01 0 0 1 0 11 1 0 0 0 1由真值表可以看出公式有3个成真赋值，故公式是非重言式的可满足式。
20、求下列公式的成真赋值：（4）(p q)q解：因为该公式是一个蕴含式，所以首先分析它的成假赋值，成假赋值的条件是：p0(p q) 1q0q0成真赋值有：01，10，11。
所以公式的习题二及答案：（P38）5、求下列公式的主析取范式，并求成真赋值：（2）(p q)(q r)解：原式(p q)q r(p p)q rq r，此即公式的主析取范式，m m(p q r)(p q r)37所以成真赋值为011，111。
*6、求下列公式的主合取范式，并求成假赋值：（2）(p q)(p r)解：原式，此即公式的主合取范式，M(p p r)(p q r)(p q r)4所以成假赋值为100。
7、求下列公式的主析取范式，再用主析取范式求主合取范式：（1）(p q)r解：原式p q(r r)((p p)(q q)r)(p q r)(p q)r(p q)r(p q)r(p q)r(pq r(p q r)(p q)r(p q)r(p q)r(pq r，此即主析取范式。
离散数学习题答案(耿素云屈婉玲)
离散数学习题答案习题二及答案：（P38）5、求下列公式的主析取式，并求成真赋值： （2）()()p q q r ⌝→∧∧ 解：原式()p q q r ⇔∨∧∧q r ⇔∧()p p q r ⇔⌝∨∧∧()()p q r p q r ⇔⌝∧∧∨∧∧37m m ⇔∨，此即公式的主析取式，所以成真赋值为011，111。
6、求下列公式的主合取式，并求成假赋值： （2）()()p q p r ∧∨⌝∨解：原式()()p p r p q r ⇔∨⌝∨∧⌝∨∨()p q r ⇔⌝∨∨4M ⇔，此即公式的主合取式，所以成假赋值为100。
7、求下列公式的主析取式，再用主析取式求主合取式： （1）()p q r ∧∨ 解：原式()(()())p q r r p p q q r ⇔∧∧⌝∨∨⌝∨∧⌝∨∧()()()()()()p q r p q r p q r p q r p q r p q r ⇔∧∧⌝∨∧∧∨⌝∧⌝∧∨⌝∧∧∨∧⌝∧∨∧∧ ()()()()()p q r p q r p q r p q r p q r ⇔⌝∧⌝∧∨⌝∧∧∨∧⌝∧∨∧∧⌝∨∧∧13567m m m m m ⇔∨∨∨∨，此即主析取式。
主析取式中没出现的极小项为0m ，2m ，4m ，所以主合取式中含有三个极大项0M ，2M ，4M ，故原式的主合取式024M M M ⇔∧∧。
9、用真值表法求下面公式的主析取式： （1）()()p q p r ∨∨⌝∧ 解：公式的真值表如下：由真值表可以看出成真赋值的情况有7种，此7种成真赋值所对应的极小项的析取即为主析取式，故主析取式1234567m m m m m m m ⇔∨∨∨∨∨∨习题三及答案：（P52-54）11、填充下面推理证明中没有写出的推理规则。
前提：,,,p q q r r s p ⌝∨⌝∨→结论：s 证明：① p 前提引入 ② p q ⌝∨ 前提引入 ③ q ①②析取三段论 ④q r ⌝∨ 前提引入⑤ r ③④析取三段论 ⑥r s → 前提引入⑦ s ⑤⑥假言推理15、在自然推理系统P 中用附加前提法证明下面推理： （2）前提：()(),()p q r s s t u ∨→∧∨→ 结论：p u →证明：用附加前提证明法。
离散数学(屈婉玲)答案解析5章
说明下列各式在I下的含义，并讨论其真值.
(1) xF(g(x,a),x)
(2) x y(F(f(x,a),y)→F(f(y,a),x)
答:(1) 对于任意自然数x, 都有2x=x, 真值0.
(2) 对于任意两个自然数x,y,使得如果x+2=y, 那么y+2=x. 真值0.
(2)前提：p q, (q r),r
结论： p
(4)前提：q p,q s,s t,t r
结论：p q
证明：（2）
① (q r) 前提引入
② q r ①置换
③q r ②蕴含等值式
④r 前提引入
⑤ q ③④拒取式
⑥p q 前提引入
⑦￢p ⑤⑥拒取式
证明（4）：
①t r 前提引入
②t ①化简律
③q s 前提引入
(p (q r))→(p q r)
(p (q r))→(p q r)
( p ( q r)) (p q r)
( p (p q r)) (( q r)) (p q r))
1 1
1
所以该式为永真式.
永真式的主合取范式为 1
主析取范式为∑(0,1,2,3,4,5,6,7)
第三章部分课后习题参考答案
14.在自然推理系统P中构造下面推理的证明：
③p ①②假言推理
④p (q r) 前提引入
⑤q r ③④假言推理
⑥q 前提引入
⑦r ⑤⑥假言推理
16在自然推理系统P中用归谬法证明下面各推理：
(1)前提：p q, r q,r s
结论： p
证明：
①p 结论的否定引入
②p ﹁q 前提引入
③﹁q ①②假言推理
离散数学习题答案(耿素云屈婉玲)
（2）前提：
结论：
证明：用附加前提证明法。
①p附加前提引入
② ①附加
③ 前提引入
④ ②③假言推理
⑤s④化简
⑥ ⑤附加
⑦ 前提引入
⑧u⑥⑦假言推理
故推理正确。
16、在自然推理系统P中用归谬法证明下面推理：
（1）前提： ， ，
结论：
证明：用归谬法
①p结论的否定引入
（2）反对称性：
（3）传递性：
综合（1）（2）（3）知T满足自反性、反对称性和传递性，故T为 上的偏序关系。
习题九及答案：（P179-180）
8、
（1）
（2） 。
解：（1）
（2）
11、
（3） ；
解：（3）由*运算的定义可知： ，
16、
习题十一及答案：（P218-219）
1、图11.11给出了6个偏序集的哈斯图。判断其中哪些是格。如果不是格，说明理由
则前提： ， ，
结论：
证明：
① 前提引入
② ①化简
③ ①化简
④ 前提引入
⑤ ④UI规则
⑥ ②⑤假言推理
⑦ ③⑥合取引入
⑧ 前提引入
⑨ ⑧UI规则
⑩ ⑦⑨假言推理
习题七及答案：（P132-135）
22、给定 ，A上的关系 ，试
（1）画出R的关系图；
（2）说明R的性质。
解： （1）
● ●
● ●
（2）R的关系图中每个顶点都没有自环，所以R是反自反的，不是自反的；
（1）
解：原式
，此即主析取范式。
主析取范式中没出现的极小项为 ， ， ，所以主合取范式中含有三个极大项 ， ， ，故原式的主合取范式 。
离散数学第1讲
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第一章 命题逻辑基本概念——第1讲
以上5种最基本、最常用、最重要的联结词可以组 成一个集合{,∨,∧ ,ר,}，成为一个联 结词集，其运算的优先级为：,∨,∧,ר,, 对于同一级者，先出现者先运算。参见课本 第9页，基本复合命题的真值表。 例1.7：令p：北京比天津人口多。 q：2＋2＝4。 r：乌鸦是白色的。 求下列符合命题的真值： (1)((רp∧q)∨(p∧q))r (2)(q∨r)(pרr)
1) 这朵花多好看呀！ 不是命题，感叹句 2) 请你关上门！ 3) 全体立正！
不是命题，祈使句 不是命，祈使句
4) 明天是否开大会？ 不是命题，疑问句
5) 你听懂了吗？
不是命题，疑问句
11
第一章 命题逻辑基本概念——第1讲
例：凡是悖论都不是命题。
1) 我正在说谎。
不是命题，悖论
由真推出假，又由假推出真的陈述句称为悖论， 都不是命题。
命题的分类
简单/原子命题：由不能再分解为更简单的 陈述句的陈述句构成。 如上例中的命题。 复合命题：由简单命题通过联结词联结而 成的陈述句。 如下例。
16
第一章 命题逻辑基本概念——第1讲
例：将下面这段陈述句中所出现的原子命题符号化，并指出 它们的真值，然后再写出这段陈述。 2 是有理数是不对的；2是偶素数；2或4是素数；如果2 是素数，则3也是素数；2是素数当且仅当3也是素数。 解：这段陈述句中出现5个原子命题，将它们分别符号化为： p: 是有理数； q：2是素数； r：2是偶数； 2 s：3是素数； t：4是素数。 将原子命题的符号代入上面陈述中： 非p； q并且r； 如果q，则s； q当且仅当s。（半形式 化的语言）。 形式语言：完全由符号所构成的语言。
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实例
例1 将下面命题用两种形式符号化, 并证明两者等值x)：x犯错误. x(F(x)G(x)) 或 x(F(x)G(x))
(F(b,a)F(b,b)F(b,c)) (F(c,a)F(c,b)F(c,c))
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5.2 一阶逻辑前束范式
定义5.2 设A为一阶逻辑公式，若A具有如下形式
Q1x1Q2x2…QkxkB 则称A为前束范式，其中Qi (1 i k)为或，B为不含量词 的公式.
例如， x(F(x)G(x))
xy(F(x)(G(y)H(x,y))) 是前束范式
x(F(x,u,z)yG(x,y,z)) xy(F(x,u,z)G(x,y,z))
代替规则 辖域扩张等值式
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实例
例3 设个体域D={a,b,c}, 消去下述公式中的量词: (1) xy(F(x)G(y))
解 xy(F(x)G(y)) (y(F(a)G(y)))(y(F(b)G(y)))(y(F(c)G(y))) ((F(a)G(a))(F(a)G(b))(F(a)G(c))) ((F(b)G(a))(F(b)G(b))(F(b)G(c))) ((F(c)G(a))(F(c)G(b))(F(c)G(c)))
例如，xF(x)xF(x), xF(x)yG(y) xF(x)yG(y) 等
第二组 (1) 消去量词等值式 设D ={a1, a2, … , an} ① xA(x) A(a1)A(a2)…A(an) ② xA(x) A(a1)A(a2)…A(an)
2
基本等值式
(2) 量词否定等值式 ① xA(x) xA(x) ② xA(x) xA(x)
13
求前束范式的实例
(2) xF(x)xG(x)
解 xF(x)xG(x) xF(x)xG(x) x(F(x)G(x))
或 xF(x)xG(x)
xF(x)xG(x) xF(x)yG(y) xy(F(x)G(y))
（量词否定等值式） （量词分配等值式）
量词否定等值式 换名规则 辖域收缩扩张规则
14
求前束范式的实例
(3) xF(x)y(G(x,y)H(y)) 解 xF(x)y(G(x,y)H(y))
zF(z)y(G(x,y)H(y)) zy(F(z)(G(x,y)H(y))) 或 xF(x)y(G(z,y)H(y)) xy(F(x)(G(z,y)H(y)))
换名规则 辖域收缩扩张规则
代替规则
15
第五章 习题课
主要内容 一阶逻辑等值式
基本等值式，置换规则、换名规则、代替规则 前束范式
基本要求 深刻理解并牢记一阶逻辑中的重要等值式, 并能准确而熟
练地应用它们． 熟练正确地使用置换规则、换名规则、代替规则． 熟练地求出给定公式的前束范式．
第五章 一阶逻辑等值演算
主要内容 一阶逻辑等值式与基本的等值式 置换规则、换名规则、代替规则 前束范式
1
5.1 一阶逻辑等值式与置换规则
定义5.1 设A, B是两个谓词公式, 如果AB是永真式, 则称A 与B等值, 记作AB, 并称AB是等值式
基本等值式 第一组 命题逻辑中16组基本等值式的代换实例
x(F(x)G(x)) x(F(x)G(x)) x(F(x)G(x))
量词否定等值式 置换
x(F(x)G(x))
置换
6
实例
(2) 不是所有的人都爱看电影
解 令F(x)：x是人，G(x)：爱看电影. x(F(x)G(x)) 或 x(F(x)G(x))
x(F(x)G(x)) x(F(x)G(x)) x(F(x)G(x)) x(F(x)G(x))
而
x(F(x)G(x))
x(F(x)y(G(y)H(x,y))) 不是前束范式
12
前束范式存在定理
定理5.1（前束范式存在定理） 一阶逻辑中的任何公式都存在与之等值的前束范式
例4 求下列公式的前束范式 (1) x(M(x)F(x)) 解 x(M(x)F(x))
x(M(x)F(x)) （量词否定等值式） x(M(x)F(x)) 后两步结果都是前束范式，说明公式的前束范式不惟一.
(3) 量词辖域收缩与扩张等值式. A(x) 是含 x 自由出现的公式，B 中不含 x 的自由出现 关于全称量词的： ① x(A(x)B) xA(x)B ② x(A(x)B) xA(x)B ③ x(A(x)B) xA(x)B ④ x(BA(x)) BxA(x)
3
基本等值式
关于存在量词的： ① x(A(x)B) xA(x)B ② x(A(x)B) xA(x)B ③ x(A(x)B) xA(x)B ④ x(BA(x)) BxA(x)
量词否定等值式 置换 置换
7
实例
例2 将公式化成等值的不含既有约束出现、又有自由出现 的个体变项: x(F(x,y,z)yG(x,y,z))
解 x(F(x,y,z)yG(x,y,z))
x(F(x,y,z)tG(x,t,z)) 换名规则
xt(F(x,y,z)G(x,t,z))
辖域扩张等值式
或者 x(F(x,y,z)yG(x,y,z))
(4) 量词分配等值式 ① x(A(x)B(x)) xA(x)xB(x) ② x(A(x)B(x)) xA(x)xB(x)
注意：对，对无分配律
4
置换规则、换名规则、代替规则
1. 置换规则
设(A)是含A的公式, 那么, 若AB, 则(A)(B).
2. 换名规则 设A为一公式，将A中某量词辖域中个体变项的所有约束 出现及相应的指导变元换成该量词辖域中未曾出现过的个 体变项符号，其余部分不变，设所得公式为A，则AA.
9
实例
解法二
xy(F(x)G(y)) x(F(x)yG(y))
辖域收缩等值式
x(F(x)G(a)G(b)G(c))
(F(a)G(a)G(b)G(c))
(F(b)G(a)G(b)G(c))
(F(c)G(a)G(b)G(c))
10
实例
(2) xyF(x,y) xyF(x,y)
x(F(x,a)F(x,b)F(x,c)) (F(a,a)F(a,b)F(a,c))