Файл: Ливенцев В.В. Кибернетика горных предприятий (основные положения) учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 02.08.2024

Просмотров: 60

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Т а б л и ц а I I

А

В

А+В

1

1

\

1

0

1

0

1

1

0

0

°

 

 

Если к сказуемому какого-либо высказывания присоеди­ нить частицу «не» или ко всему высказыванию слово «невер­ но», то образуется новое высказывание, которое называется отрицанием данного и обозначается той же буквой, что и дан­ ное, но с чертой над буквой. Приведем примеры: А — конвейер работает; А — конвейер не работает; В — содержание метана в горной выработке меньше допустимого; В — неверно, что со­ держание метана в горной выработке меньше допустимого.

Если данное высказывание истинно, то отрицание его лож­ но, и наоборот, например: «дважды два равно пяти» — Л = 0, «неверно, что дважды два равно пяти» — А = \.

Все это отражено в таблице истинности операции отрица­ ния (табл. 12).

Т а б л и ц а 12

АА

1

0

0

1

Каждая из рассмотренных нами логических операиий ал­ гебры высказываний обладает определенными свойствами.

Перечислим эти свойства.

1. От перемены порядка высказываний истинность их логи­ ческого произведения или суммы не меняется (переместительное свойство) :

АВ = ВА;

(111.24)

А + В = В+А.

(ПІ.25)

2. Групповые объединения высказываний при составлении логического произведения или суммы не меняют их истинности (сочетательное свойство) :

(АВ)С=А{ВС);

 

(111.26)

(А + В)+С=А+(В

+ С).

(111.27)

85


3. Истинность суммы не меняется, если высказывание пов­ торить несколько раз:

А + А+А+...+А=А.

(111.28)

4. Свойства, вытекающие из таблицы

истинности логиче­

ской суммы (см. табл. 11):

 

А + 1 = 1;

(Ш.29)

Л + 0 = Л .

(Ш.ЗО)

5. Истинность произведения не меняется, если высказыва­ ние повторить несколько раз:

А.А.А...А=А. (111.31)

6. Свойства, вытекающие из таблицы истинности логиче­ ского произведения (см. табл. 10):

Л - 1 = Л ;

 

(111.32)

Л-0 = 0.

 

(ІІІ.ЗЗ)

7. Свойства, вытекающие из таблицы истинности

операции

отрицания (см.табл.12):

 

 

 

 

 

Л + Л =

1;

(111.34)

 

ЛЛ =

0;

(111.35)

 

Л = Л .

(111.36)

8. Умножение обладает распределительным свойством от­

носительно сложения:

 

 

 

 

А{В

+ С)=АВ+АС.

(111.37)

9. Сложение обладает распределительным свойством отно­

сительно умножения:

 

 

*

 

А + ВС=(А

+ В)

(А + С).

(111.38)

Данное «необычное» свойство операций в алгебре выска­

зываний доказывается следующим образом.

 

Составим таблицу

истинности для данног»

случая

(табл.13).

 

таблицы. Высказывание А + ВС

Сравним 5 и 8-ю колонки

и высказывание (А + В)

(А + С)

имеют одинаковые

таблицы

истинности. Такие высказывания будем называть эквивалент­ ными.

10. Формулы Моргана:

 

А + В^А-В;

(111.39)

АВ=А+Ъ.

(111.40)

В справедливости этих формул легко убедиться, составив соответствующие таблицы истинности (табл. 14, 15).

86


 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

13

А

в

с

ВС

А + ВС

А+В

 

А+С

(А + В)(А+С)

1

1

1

1

!

!

 

!

!

 

1

1

0

0

1

1

 

1

1

 

1

0

1

0

1

1

 

1

1

 

1

0

0

0

1

1

 

1

1

 

Ѳ

1

1

1

1

1

 

1

1

 

0

1

0

0

0

1

 

0

0

 

0

0

1

0

0

0

 

1

0

 

0

0

0

0

0

0

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

14

 

А

в

А+В

A f В

 

А

В

А • В

 

 

1

1

1

0

 

0

0

0

 

 

1

0

1

0

 

0

1

0

 

 

0

1

1

0

 

1

0

0

 

 

0

0

0

1

 

1

1

1

 

Сравнивая 4 и 7-ю колонки, убеждаемся в том, что высказывания А + В и А • В эквивалентны.

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 15

А

в

А-В

AB

А

В

А- В

1

1

1 '

0

0

0

0

1

0

О

1

0

1

1

0

1

0

1

1

0

1

0

0

0

1

1

1

1

Сравнивая в данной таблице 4 и 7-ю колонки,

убеждаемся

в том, что высказывания АБ и А + В тоже

эквивалентны.

Формулы Моргана доказаны.

 

 

Все формулы сложных высказываний

можно

рассматри­

вать как своеобразные многочлены алгебры высказываний, и, как в обычной алгебре, с этими многочленами можно прово­ дить все действия.

Умение упрощать формулы сложных высказываний яв­ ляется важным свойством.

Под упрощением понимается такое преобразование дан­ ной формулы, в результате которого формула будет содер­ жать как можно меньше букв и не содержать отрицаний слож­ ных высказываний.

87


Рассмотрим несколько примеров.

Дано сложное высказывание Х—А + АВ.

Упрощать будем следующим образом. Вынесем за скобку А

и получим Х=А

( 1 + 5 ) . Замечая, что l + ß = l , получим окон­

чательно

Х—А.

 

 

 

Х=А(А

+ В).

 

 

Упростим

высказывание

Раскроем

скобки:

Х=А-А+АВ.

 

Так как А-А=А,

то Х=А+АВ,

т. е. получили

пример, рассмотренный только что.

 

 

 

Следовательно, можно записать

 

 

 

 

 

 

 

 

А+АВ

= А;

 

(111.41)

 

 

 

 

 

А{А + В)=А.

 

 

(111.42)

Упрощение,

проводимое

по формулам

(111.41) и

(111.42),

называется

поглощением.

 

 

 

 

 

Имеются еще две полезные и часто используемые при упро­

щении формулы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АВ+АВ=А;

 

 

(111.43)

 

 

 

 

{А + В) (А + В)=А.

 

(111.44)

Доказательство справедливости этих формул производится

следующим образом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АВ + АВ=А{В

+ В).

 

 

Согласно

формуле (III.34)

выражение в скобках

равно 1,

и формула

( 111.43)

доказана.

 

 

 

 

 

 

(А + В)

(А + В)=А-А+АВ+АВ

+ ВВ.

 

Используя формулы

(III.31) и

(II 1.35),

запишем

 

(А + В)

(А + В)=А

+ А(В +

В)+0=А+А=А.

Упрощение,

проводимое

по

формулам

(II 1.43) и

(II 1.44),

часто называют

склеиванием.

 

 

 

 

Пример 9. Упростить выражение

 

 

 

 

 

 

 

X = ABC +

 

АВС+АВС+АВ.

 

 

Решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X =• АС(В+В)+А(В

+ С) I

 

АВ^АС+АВ+АС+АВ^

 

 

 

 

 

= А{С+С)

+ АВ=А + ІВ--=А.

 

 

Б. Структурные элементы автоматов

Алгебру высказываний можно рассматривать и как алгеб­ ру сигналов, ведь о каждом высказывании нужно знать толь-

88


ко то, что оно

истинно или ложно, f. е. равно единице

или1

нулю.

 

 

 

Свойства

функций, которые могут принимать

только

два

возможных значения 1 или 0, изучаются в булевой

алгебре1.

Равенство функции 1 означает, что сигнал поступил в неко­ торую систему, равенство функции 0 означает отсутствие сиг­ нала. В булевой алгебре складываются, умножаются и отри­ цаются сигналы об истинности высказываний.

Устройства, которые производят операции умножения, сло­ жения и отрицания сигналов, называются логическими элемен­ тами. Они составляют структуру автоматов, т. е. устройств для преобразования информации.

Самый простой из логических элементов — элемент для со­ вершения операции отрицания. Этот элемент называется эле­ ментом «не», или инвертором. Данный элемент в дальнейшем на схемах условимся обозначать так, как показано на рис. 22.

а'

 

 

я

- Q

, . х

б)

Рис. 22. Схема инвертора:

а ) — б е з расшифровки операции; б)—с расшифровкой операци

Здесь А— это вход элемента, х— выход элемента. Если на входе элемента имеется сигнал, т. е. Л = 1, то это означает, что элементу предлагается совершить отрицание истинного выска­

зывания, т. е. иметь

на выходе

л: =

0. Отсутствие

сигнала на

входе

(Л = 0) означает, что элемент совершает отрицание лож­

ного высказывания

(х—1).

 

 

 

 

Устройство, которое образует логическое произведение, на­

зывается логическим

элементом

«и».

Элемент «и»

на схемах

будет

изображаться

так, как показано на

рис. 23.

Здесь А,

1 Создателем этой науки является

английский

ученый Джордж Буль,

который разработал первый вариант алгебры логики в 1843 г.

 

89