Файл: Василевский, А. Б. Методы решения задач учебное пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 112

Скачиваний: 0

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

тогда и только тогда, когда истинно хотя бы одно из данных вы­ сказываний. Таблица истинности для операции «или»:

А

в

AVB

1

1

1

1

0

1

0

1

1

0

0

0

Отрицание высказывания. Отрицание высказывания А обозна­

чается так: А. Отрицание высказывания А соответствует высказы­ ванию «неверно, что Л». Поэтому оно определяется следующей таблицей истинности:

Ал

1 0

0 1

Как и в алгебре чисел, считаем, что операция умножения старше операции сложения. Это позволяет не писать некоторые скобки. Например, выражение

(А/\В)\/((А\/В) АС)

можно переписать

так:

 

 

 

 

 

 

 

 

А Д В V V В) Д С.

 

Если

известно

значение

каждого

высказывания,

входящего

в алгебраическое

выражение,

то с помощью таблиц истинности

можно найти значение этого

алгебраического выражения. Найдем)

например,

значения алгебраического

 

выражения А \/В

при всех

возможных значениях его компонент А и В:

 

 

 

А

в

А

в

A V В

 

 

 

1

1

0

0

0

 

 

 

1

0

0

1

1

 

 

 

0

1

1

0

1

 

 

 

0

0

1

1

1

 

122


Сначала по значениям в первых двух столбцах заполняем третий

и четвертый столбцы, а

потом последний.

Эта таблица называется

таблицей истинности для выражения А\/В.

 

Строим таблицу истинности для

Л Л В:

 

А

в

АЛ в

А л в

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

Последние столбцы в этих таблицах что при любых значениях высказываний и А /\В принимают одинаковые значения. ваются равносильными:

А /\В = А у В .

одинаковы. Это значит, А и В выражения А \/В Такие выражения назы­

Алгебраические выражения, у которых в таблице истинности последний столбец состоит сплошь из единиц (нулей), называются тождественно истинными (тождественно ложными) и обозначаются буквой И (буквой Л).

Приводим простейшие равносильности, некоторыми из которых мы в дальнейшем будем пользоваться как правилами.

1.

Л Д В = В Л А ;

 

2. А \/В = В\/А]

3.

(АЛВ)ЛС =

АЛ(ВЛС);

4. (A \/£ )V C =A V (£ V C );

5. AA(BVC) =

(AAB)V(AAC);

6.

Av (BAC)eee(Av £)A (A v C);

7. А Л А ^ А ;

 

8. A vA = А;

9.

А Л В ж; А\/ В\

10.

А \ / В ~ А / \ В \

11.

1 = А \

 

 

12.

АЛА =

Л;

13.

AVA =

H;

 

14.

А Д Л =

Л;

15.

AVH =

H;

 

16.

А л И =

А;

17.

А у Я ~ А .

 

 

 

 

 

Пример 3. Однажды следователю

пришлось одновременно до­

прашивать трех свидетелей: Клода, Жака и Дика. Их показания

противоречили

друг другу,

и каждый из них обвинял кого-нибудь

рр лжи, Клод

утверждал,

что Ж аА ДЖет, Жак обвинял во лжи


Дика, а Дик уговаривал следователя не верить

ни Клоду,

ни

Жаку. Но следователь быстро вывел их на чистую

воду, не задав

им ни одного вопроса. Кто из свидетелей говорил правду?

Д.

Обозначим показания Клода, Жака и Дика буквами К, Ж,

Мы знаем, что:

 

 

1)либо Клод сказал правду, и тогда Жак солгал, либо Клод солгал, и тогда Жак сказал правду;

2)либо Жак сказал правду, тогда Дик солгал, либо Жак сол­ гал, и тогда Дик сказал правду;

3) либо Дик сказал правду,

и тогда Клод и Жак солгали, либо

Дик солгал, и тогда

неверно,

что оба

других

свидетеля солгали.

Эти три составных

высказывания на

языке

алгебры высказыва­

ний выглядят следующим образом:

 

 

1) КЛЯЫКЛЖ-,

2) Ж А Д А Ж А Д\

3) Д а К А Ж АД А (К \/Ж ).

Условие задачи выполняется в том случае, если одновременно истинны эти три алгебраические выражения, а следовательно, истинна их конъюнкция:

зн. ((К Л Ж У К Л Ж )Л (Ж Л Д У Ж /\Д )Л [Д /\К Л Ж У Д 7 \(К \/Ж )]| =

= 1 •

(1)

Получили одно логическое уравнение с тремя неизвестными.

Теперь в левой части уравнения (1)

выполняем умножение по пра­

вилам 1—17:

 

(К Л Ж У К Л Ж )Л (Ж А Д У Ж Л Д )Л [Д Л К /\Ж У Д Л (К У Ж )] =

= (КлЖлДУКЛЖлД)Л(ДЛКЛЖУД/\КУДЛЖ )=/ГлЖлЖ

После выполнения равносильных преобразований уравнение (1) заменяется таким:

зн. [КАЖАД] = 1.

Отсюда получаем зн. (/С) = 1; зн. (Ж) = 1; зн. (Д) = 1.

Таким образом, только Жак сказал правду, показания же Клода и Дика были ложными.

Применение графов

При помощи графов можно наглядно представить объекты и от­ ношения между ними. В этом случае легко усматриваются все логические возможности изучаемой ситуации. Благодаря своей обо­ зримости графы позволяют классифицировать эти возможности, отбросить неподходящие случаи, не выполняя полного перебора

124


всех случаев. Объекты изображаются точками, а отношения между ними — отрезками.

Пример 4. Три товарища — Иван, Дмитрий и Степан — преподают различные предметы (химию, биологию, физику) в школах Москвы, Ленинграда и Киева. Известно, что:

1) Иван работает не в Москве, а Дмитрий не в Ленинграде;

2)москвич преподает не физику;

3)тот, кто работает в Ленинграде, преподает химию;

4)Дмитрий преподает не биологию.

Какой предмет и в каком городе преподает каждый из това­ рищей?

Рис. 53

Выделим три множества: множество имен, множество учебных предметов, множество городов. Элементы множеств обозначим точ­ ками (на рис. 53 точкам поставлены в соответствие первые буквы имен, предметов, городов). Две точки разных множеств соединим штриховой линией, если они характеризуют признаки разных людей. Две точки разных множеств соединим сплошными линиями, если они соответствуют признакам одного человека. Граф на рис. 53 содержит все указанные в задаче элементы множеств и отношения

между ними. Задача на языке графов свелась к построению трех треугольников со «сплошными» сторонами и вершинами в точках разных множеств.

125

Строим штриховой отрезок ХД (рис.

54),

потому что Л соот­

ветствует

X и Л не соответствует Д,

т.

е. X

не

может соответ­

ствовать

Д.

типичную для таких задач операцию

на графе:

если

Используем

у треугольника

с

вершинами в трех разных множествах одна

сто­

рона сплошная,

а

вторая штриховая,

то

и третья

сторона должна

быть штриховой.

Очевидно, что если какая-то точка соединена штриховыми от­ резками с двумя точками во втором множестве, то ее нужно соеди­

нить с третьей

точкой

этого

множества сплошным

отрезком.

По­

этому строим сплошной отрезок ФД.

что

в

треугольнике

Строим штриховой

отрезок

МД, потому

ДФМ сторона ДФ сплошная, а сторона ФМ штриховая.

 

Строим сплошной отрезок

ДК,

потому что отрезки ДМ и ДЛ

штриховые.

 

 

 

 

 

 

 

 

Строим сплошной отрезок ФК.

 

 

множествах

две

Если в треугольнике с вершинами в разных

стороны сплошные, то и третья сторона должна

быть сплошной.

Таким образом,

построен первый

«сплошной»

треугольник ДФК,

т


Строим «сплошные» отрезки МС, ИЛ, ХИ, БМ, БС.

Вершины «сплошных»

треугольников

ДФК, ЛХИ и СМБ дают

ответ на вопрос задачи:

Степан преподает биологию в Москве,

Иван живет

в Ленинграде и преподает химию, Дмитрий преподает

физику в Киеве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упражнения

 

1.

При составлении расписания уроков

на

понедельник трое учителей вы­

сказали пожелания, чтобы их уроки были:

по математике— первый или второй;

по истории — первый

или третий; по

литературе — второй или третий. Сколь­

кими способами и как при составлении

расписания можно удовлетворить поже­

лания

всех учителей?

Женя

и Катя умеют играть на разных инструментах

2.

Маша,

Лида,

(виолончели,

рояле,

гитаре,

скрипке),

но

каждая только на одном. Они же

владеют разными иностранными языками (английским, французским, немецким, испанским), но каждая только одним. Девушка, которая играет на гитаре,

говорит по-испански. Лида не играет ни на

скрипке,

ни на

виолончели и не

знает английского

языка.

Маша

не играет

ни на

скрипке,

ни

на виолончели

и не знает английского языка. Девушка,

которая говорит по-немецки, не играет

на виолончели. Женя знает французский язык,

но не играет на скрипке.

Кто на каком инструменте играет и какой иностранный язык знает?

3. Четырех подруг спросили, на каком

проспекте в Ленинграде и в каком

доме живет Аня.

Каждая

из них сделала два

высказывания:

 

 

Первая:

1)

Аня живет не на Невском проспекте;

2)

номер дома 84.

Вторая:

1)

Аня живет

не на

Невском проспекте и не на

Чкаловской про­

спекте; 2) номер дома делится на 2,

на 3,

на 4

и на 6.

 

 

 

 

Третья:

1)

Аня живет на Чкаловской проспекте;

2) номер дома 96.

Четвертая:

1)

Аня живет на

Московском

проспекте;

2) номер дома оканчи­

вается на 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

другое

ложное. Где

Одно из высказываний каждой подруги верное,

живет Аня?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е ч а н и е .

Указанные

проспекты

расположены в различных районах

Ленинграда, не пересекаются и не имеют общих домов.

 

уверен,

что он поде­

4. Три

разбойника хотят поделить

добычу.

 

Каждый

лил бы добычу на равные части,

но остальные

ему не

доверяют. Если бы раз­

бойников было двое, то выйти из положения

было бы легко: один разделил бы

добычу на две части, а другой

взял

бы ту часть,

которая

ему кажется боль­

шей. Указать,

как должны действовать три

разбойника, чтобы каждый из них

был уверен, что его

доля

составляет

не

менее

одной

трети от всей добычи.

(Добыча настолько разнородна,

что

объективного

способа сравнения отдельных

частей не существует.)

 

 

известных

в

городе

М под кличками Арчи,

5. Один из трех

гангстеров,

Босс и Весли,

украл портфель

с

деньгами.

На допросе

каждый

из них сделал

три заявления:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Арчи: Я не брал портфеля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В5день кражи я уезжал из города М.

 

 

 

 

 

 

 

Портфель украл Весли.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Босс: Портфель украл

Весли.

я бы не сознался.

 

 

 

 

 

Если бы я и взял его,

 

 

 

 

 

У меня и так много денег.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Весли: Я не брал портфель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я давно ищу хороший портфель.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Арчи прав,

говоря,

что он уезжал из города М.

 

 

127