Математическая логика называется также символической. Математическая логика - математика и искусство

Введение

Тема контрольной работы «Математическая логика».

БУЛЬ или БУЛ, а также БУУЛ, Джордж (1815-1864) – английский математик, который считается основоположником математической логики.

Математическая логика – это раздел математики, посвященный анализу методов рассуждений, при этом в первую очередь исследуются формы рассуждений, а не их содержание, т.е. исследуется формализация рассуждений.

Формализация рассуждений восходит к Аристотелю. Современный вид аристотелева (формальная) логика приобрела во второй половине XIX века в сочинении Джорджа Буля “Законы мысли”.

Интенсивно математическая логика начала развиваться в 50-е годы XX века в связи с бурным развитием цифровой техники.

1. Элементы математической логика

Основными разделами математической логики являются исчисление высказываний и исчисление предикатов.

Высказывание – есть предложение, которое может быть либо истинно, либо ложно.

Исчисление высказываний – вступительный раздел математической логики, в котором рассматриваются логические операции над высказываниями.

Предикат – логическая функция от п переменных, которая принимает значения истинности или ложности.

Исчисление предикатов – раздел математической логики, объектом которого является дальнейшее изучение и обобщение исчисления высказываний.

Теория булевых алгебр (булевых функций) положена в основу точных методов анализа и синтеза в теории переключательных схем при проектировании компьютерных систем.

1.1 Основные понятия алгебры логики

Алгебра логики – раздел математической логики, изучающий логические операции над высказываниями.

В алгебре логики интересуются лишь истинностным значением высказываний. Истинностные значения принято обозначать:

1 (истина) 0 (ложь).

Каждой логической операции соответствует функция, принимающая значения 1 или 0, аргументы которой также принимают значения 1 или 0.

Такие функции называются логическими или булевыми, или функциями алгебры логики (ФАЛ). При этом логическая (булева) переменная x может принимать только два значения:

Таким образом,

В этом случае алгебру логики можно определить, как совокупность множества логических функций с заданными в нем всевозможными логическими операциями. Таким логическим операциям, как конъюнкция (читается И) , дизъюнкция (ИЛИ ), импликация, эквивалентность, отрицание (НЕ) , соответствуют логические функции, для которых приняты обозначения

Это табличный способ задания ФАЛ. Наряду с ними применяется задание функций с помощью формул в языке, содержащем переменные x , y , …, z (возможно индексированные) и символы некоторых конкретных функций – аналитический способ задания ФАЛ.

Наиболее употребительным является язык,содержащий логические символы

1) все переменные есть формулы;

2) если P и Q – формулы, то

Например, выражение

Говорят, что формула реализует функцию. Так формула

Пусть P и Q – формулы, которые реализуют функции f (x 1 , x 2 , …, x n ) и g (x 1 , x 2 , …, x n ). Формулы равны: P = Q , если функции f и g совпадают, т.е. совпадают их таблицы истинности. Алгебра, основным множеством которой является все множество логических функций, а операциями – дизъюнкция, конъюнкция и отрицание, называется булевой алгеброй логических функций.

Приведем законы и тождества, определяющие операции

1. Идемпотентность конъюнкции и дизъюнкции:

2. Коммутативность конъюнкции и дизъюнкции:

3. Ассоциативность конъюнкции и дизъюнкции:

4. Дистрибутивность конъюнкции относительно дизъюнкции и дизъюнкции относительно конъюнкции:

5. Двойное отрицание:

6. Законы де Моргана:

7. Склеивание:

8. Поглощение

9. Действия с константами 0 и 1.

Математическая логика, как и классическая логика, исследует процессы умозаключений и позволяет из истинности одних суждений делать выводы об истинности или ложности других, независимо от их конкретного содержания. Использование в логике математических методов (алгебраизация логики и построение логических исчислений) дало начало развитию новой области математики, называемой «Математической логикой». Основная задача математической логики – формализация знаний и рассуждений. Математика является наукой, в которой все утверждения доказываются с помощью умозаключений, поэтому математическая логика, по существу, – наука о математике.

Математическая логика дала средства для построения логических теорий и вычислительный аппарат для решения задач. Математическая логика и теория алгоритмов нашли широкое применение в различных областях научных исследований и техники (например, в теории автоматов, в лингвистике, в теории релейно-контактных схем, в экономических исследованиях, в вычислительной технике, в информационных системах и др.). Основные понятия математической логики лежат в основе таких ее приложений, как базы данных, экспертные системы, системы логического программирования. Эти же понятия становятся методологической основой описания анализа и моделирования автоматизированных интегрированных производств.

Вопросы, исследуемые математической логикой, могут рассматриваться как средствами семантической (смысловой) теории, в основе которой лежит понятие алгебры, так и формально-аксиоматической (синтаксической) теории, базирующейся на понятии логического исчисления. В данном курсе рассматриваются оба этих подхода, начав с алгебры высказываний, которая затем обобщается алгеброй предикатов, и обе они служат пониманию построения логических исчислений и их частных случаев: исчисления высказываний и исчисления предикатов.

Раздел I. Алгебра высказываний

Алгебру высказываний можно рассматривать как переложение на другой (алгебраический) язык результатов, изученных в разделе «Булевы функции», использующем функциональный язык. При функциональном подходе каждой из логических операций и формул сопоставляется определённая двузначная функция. При алгебраическом подходе логические операции интерпретируют как алгебраические, действующие на множестве двух элементов.

1. Высказывания и операции над ними. Формулы

Высказыванием называется всякое утверждение, о котором можно вполне определенно и объективно сказать истинно оно или ложно.

Например, утверждение "2 > 0" является высказыванием и оно истинно, а утверждение "2 < 0" - ложно, утверждение "x 2 + y 2 = z 2 " высказыванием не является, так как оно может быть, как истинным, так и ложным при различных значениях переменных x, y, z. Высказывание полностью определяется своим истинностным значением. Условимся, значение истинности высказывания обозначать 1, если высказывание истинно, и 0, если высказывание ложно, что в точности соответствует значениям переменных булевых функций.

Различают высказывания простые и сложные, высказывание называется простым, если никакая его часть не является высказыванием. Простые высказывания будем обозначать начальными заглавными буквами латинского алфавита A, B, C или A 1 , A 2 , . . .. Сложные высказывания характеризуются тем, что образованы из нескольких простых высказываний с помощью логических операций, т.е. являются формулами алгебры высказываний.

Напомним, что алгебраической структурой или алгеброй называется структура, образованная некоторым множеством вместе с введенными на нём операциями. Определим алгебру высказываний.

Обозначим через B = {0, 1} – множество высказываний. Определим операции на множестве B .

Отрицанием высказывания A называется высказывание, которое принимает значение истина, если A ложно, и наоборот. Отрицание обозначается (А) и является унарной операцией.

Пусть А и В - некоторые высказывания, введем бинарные операции над ними.

Конъюнкцией высказываний A и B называется высказывание, которое принимает значение истина тогда и только тогда, когда истинны оба высказывания A и B. Обозначается конъюнкция - AB (АВ).

Дизъюнкцией высказываний A и B называется высказывание, которое принимает значение истина, если истинно хотя бы одно из высказываний A или B. Обозначается дизъюнкция - AB.

Импликацией высказываний A и B называется высказывание, которое принимает значение ложь тогда и только тогда, когда A истинно, а B ложно. Обозначается АВ.

Эквиваленцией высказываний A и B называется высказывание, которое принимает значение истина тогда и только тогда, когда высказывания A и B имеют одинаковые значения. Обозначение операции - АВ (АВ).

Логические операции определяются, также, с помощью таблиц, называемых таблицами истинности . Приведем сводную таблицу истинности для всех введенных логических операций.

Пропозициональной (высказывательной) переменной называется переменная, значениями которой являются простые высказывания. Обозначим высказывательные переменные через X 1 , X 2 , . . . , X n .

Понятие формулы алгебры высказываний вводится по индукции. Формулами алгебры высказываний являются:

1) логические константы 0 и 1;

2) пропозициональные переменные;

3) если А и В – формулы, то каждое из выражений (А) , (А)  (В ), (А)  (В ), (А)  (В ), (А) ~ (В ) есть формула;

4) других формул, кроме построенных по пп. 1) - 3), нет.

Обозначим через M – множество всех формул алгебры высказываний, M является замкнутым относительно логических операций.

Для формулы построенной по п. 3 формулы A и B называются подформулами. Число скобок в формуле можно сократить, Порядок выполнения операций в формуле определяется их приоритетом. Список логических операций в порядке убывания приоритета:
~. Изменение порядка выполнения операций, как и в алгебраических операциях, производится с помощью круглых скобок.

Пусть U – формула над высказывательными переменными X 1 , X 2 , . . . , X n , обозначается U (X 1 , X 2 , . . . , X n ). Набор конкретных значений высказывательных переменных X 1 , X 2 , . . . , X n называется интерпретацией формулы U и обозначаетсяI (U ).

Формула называется выполнимой , если существует такой набор значений переменных, при которых эта формула принимает значение 1 (существует интерпритация I (U ), на которой формула истинна).

Формула называется опровержимой , если существует такой набор значений переменных, при которых эта формула принимает значение 0 (существует интерпритация I (U ), на которой формула ложна).

Формула называется тождественно истинной (ТИ-формулой) или тавтологией , если эта формула принимает значение 1 при всех наборах значений переменных (формула истинна на всех интерпретациях).

Формула называется тождественно ложной (ТЛ-формулой) или противоречием , если эта формула принимает значение 0 при всех наборах значений переменных (формула ложна на всех интерпретациях).

Формулы А и В называются эквивалентными (обозначается А  В ), если при любых значениях высказывательных переменных значение формулы А совпадает со значением формулы В .

Задачи определения эквивалентности, выполнимости, опровержимости, тождественной истинности и ложности формул могут решаться с помощью построения таблиц истинности, однако существуют менее громоздкие способы решения этих задач.

современная математическая модель формальной логики как науки о правильном рассуждении. По меткому выражению русского логика Порецкого, математическая логика суть логика по предмету и математика - по методу решения своих проблем. Систематическая разработка математической логики началась с работ Больцано, Фреге, Рассела и Витгенштейна. Суть этой логики и рассмотрении большинства логических категорий (понятие, предикат, суждение, умозаключение, вывод, доказательство) как логических функций, областью значения которых являются истинностные значения. Как логические функции истолковываются и все логические операторы (термины «Все», «Существует», «Некоторые», «Один», «Ниодин», «и», «или», «если, то», «тождественно», «возможно», «необходимо» и т. д. и т. п.). Все логические функции задаются, в конечном счете, табличным способом с помощью всевозможных сочетаний введенного числа истинностных значений на «входе» и «выходе» этих функций. Так, например, логическое отношение «если, то...» моделируется с помощью функции =), называемой материальной импликацией.

Отличное определение

Неполное определение ↓

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА

логика, развившаяся в точную науку, применяющую математич. методы, или, согласно П. С. Порецкому, логика по предмету, математика по методам. Идея построения М. л. высказывалась впервые Лейбницем. Но лишь в 19 в. в соч. Буля "Математический анализ логики" (G."Boole, "The mathematical analysis of logic", 1847) была начата систематич. разработка этой науки. Дальнейшее развитие М. л. в значит. мере стимулировалось потребностями математики, ставившей логич. проблемы, для решения к-рых старые средства классич. формальной логики были непригодны. Одной из этих проблем явилась проблема недоказуемости 5-го постулата Эвклида в геометрии. Эта проблема связана с аксиоматическим методом, являющимся наиболее распространенным способом логич. систематизации математики. Он требует точной формулировки основных, принимаемых без доказательства положений развертываемой теории – т.н. а к с и о м, из к-рых все дальнейшее ее содержание логически выводится. Математич. теории, развиваемые т.о., наз. а к с и о м а т и ч е с к и м и. Классич. прототипом такого построения математич. теории является эвклидово построение геометрии. В связи со всякой аксиоматич. теорией естественно возникает ряд логич. проблем. В частности, возникает проблема л о г и ч е с к о й н е з а в и с и м о с т и аксиом данной теории, состоящая в установлении того, что ни одна из аксиом теории не может быть чисто логически выведена из остальных аксиом. Для эвклидовой геометрии в течение двух тысячелетий оставался открытым вопрос о логич. независимости 5-го постулата Эвклида. Было предпринято много тщетных попыток вывести его из остальных аксиом эвклидовой геометрии, пока, наконец, в работах Н. И. Лобачевского не было впервые в явной форме высказано убеждение в невозможности осуществить такой вывод. Это убеждение было подкреплено Лобачевским построением новой геометрии, в корне отличной от эвклидовой. В геометрии Лобачевского, тщательно разработанной ее творцом, не обнаруживалось противоречий; это вселяло уверенность в том, что противоречия и вообще не могут возникнуть, как бы далеко ни было продвинуто выведение следствий из аксиом новой геометрии. Впоследствии нем. математиком Ф. Клейном было доказано, что п р о т и в о р е ч и я не могут возникнуть в геометрии Лобачевского, если они не могут возникнуть в эвклидовой г е о м е т р и и (см. Метод аксиоматический). Так возникли и были частично решены исторически первые проблемы "недоказуемости" и непротиворечивости в аксиоматич. теориях. Точная постановка таких проблем, их рассмотрение как проблем математических требуют уточнения понятия доказательства. Всякое математич. доказательство состоит в последовательном применении тех или иных логич. средств к исходным положениям. Но логич. средства не представляют собой чего-то абсолютного, раз навсегда установленного. Они вырабатывались многовековой человеческой практикой; "...практическая деятельность человека миллиарды раз должна была приводить сознание человека к повторению разных логических фигур, д а б ы эти фигуры м о г л и получить значение а к с и о м" (Ленин В. И., Соч., т. 38, с. 181–82). Человеческая практика является, однако, на каждом историч. этапе ограниченной, а объем ее все время растет. Логич. средства, удовлетворительно отражавшие человеческое мышление на данном этапе или в данной области, могут уже оказаться неподходящими на след. этапе или в др. области. Тогда в зависимости от изменения содержания рассматриваемого предмета изменяется и способ его рассмотрения – изменяются логич. средства. Это в особенности относится к математике с ее далеко идущими многостепенными абстракциями. Здесь бессмысленно говорить о логич. средствах как о чем-то данном в своей совокупности, как о чем-то абсолютном. Зато имеет смысл рассмотрение логич. средств, применяемых в той же или иной конкретной обстановке, встречающейся в математике. Их установление для к.-л. аксиоматич. теории и составляет искомое уточнение понятия доказательства для этой теории. Важность этого уточнения для развития математики выявилась в особенности за последнее время. Разрабатывая множеств теорию, ученые столкнулись с рядом трудных проблем, в частности с проблемой о мощности континуума, выдвинутой Г. Кантором (1883), к к-рой до 1939 не было найдено удовлетворит. подходов. Др. проблемы, столь же упорно не поддававшиеся решению, встретились в дескриптивной теории множеств, разрабатываемой сов. математиками. Постепенно выяснилось, что трудность этих проблем является логической, что она связана с неполной выявленностью применяемых логич. средств и аксиом и что единств. путем к ее преодолению является уточнение тех и других. Выяснилось, т.о., что разрешение этих задач требует привлечения М. л., к-рая, следовательно, является наукой, необходимой для развития математики. В наст. время надежды, возлагавшиеся на М. л. в связи с этими проблемами, уже оправдали себя. В отношении проблемы континуума очень существенный результат был получен К. Геделем (1939), доказавшим непротиворечивость обобщенной континуум-гипотезы Кантора с аксиомами теории множеств при условии, что эти последние непротиворечивы. В отношении же ряда трудных проблем дескриптивной теории множеств важные результаты получены П. С. Новиковым (1951). Уточнение понятий доказательства в аксиоматич. теории является важным этапом ее развития. Теории, прошедшие этот этап, т.е. аксиоматич. теории с установленными логич. средствами, называют д е д у к т и в н ы м и т е о р и я м и. Лишь для них допускают точную формулировку интересующие математиков проблемы доказуемости и непротиворечивости в аксиоматич. теориях. Для решения этих проблем в совр. М. л. применяется метод формализации доказательств. Идея метода формализации доказательств принадлежит нем. математику Д. Гильберту. Проведение этой идеи стало возможным благодаря предшествовавшей разработке М. л. Булем, Порецким, Шредером, Фреге, Пеано и др. В наст. время метод формализации доказательств является мощным орудием исследования в проблемах обоснования математики. Применение метода формализации бывает обычно связано с выделением логич. части рассматриваемой дедуктивной теории. Эта логич. часть, оформляемая, как и вся теория, в виде нек-рого исчисления, т.е. системы формализованных аксиом и формальных правил вывода, может быть рассматриваема как самостоятельное целое. Простейшим из логич. исчислений являются исчисления высказываний, классическое и конструктивное. Формальное различие двух исчислений высказываний отражает глубокое различие в их истолкованиях, касающееся смысла пропозициональных переменных и логич. связок (см. Интуиционизм, Исчисление задач, Логика высказываний). Наиболее широко используемым при построении дедуктивных математич. теорий является в наст. время классич. предикатов исчисление, представляющее собой развитие и уточнение классич. теории суждений Аристотеля и вместе с тем соответствующее теоретико-множеств. системе абстракций. Конструктивное исчисление предикатов относится к классич. исчислению предикатов так же, как конструктивное исчисление высказываний к классич. исчислению высказываний. Самое существенное из расхождений между этими двумя исчислениями предикатов связано с истолкованием в них частных, или экзистенциальных, суждений. В то время как в конструктивном исчислении предикатов такие суждения истолковываются как утверждения о возможности определ. конструкций и считаются установленными лишь при указании этих конструкций, в классич. исчислении предикатов экзистенциальные суждения обычно трактуются в отрыве от конструктивных возможностей как некие "чистые" утверждения о существовании (см. Конструктивное направление). Более удовлетворительное истолкование экзистен-циальных суждений классич. исчисления предикатов, увязывающее определ. образом это исчисление с конструктивным исчислением предикатов, было открыто А. Н. Колмогоровым в 1925. В математике логич. исчисления применяются в сочетании со специфич. аксиомами развертываемых дедуктивных теорий. Напр., теорию натуральных чисел можно строить, объединяя аксиомы Пеано для арифметики с исчислением предикатов (классическим или конструктивным). Применяемое при этом объединение логич. символики с математической не только позволяет оформлять математич. теории в виде исчислений, но и может являться ключом к уточнению смысла математич. предложений. В наст. время сов. математиком Н. А. Шаниным разработаны точные правила конструктивного истолкования математич. суждений, охватывающие широкие области математики. Применение этих правил становится возможным лишь после того, как рассматриваемое суждение записано на надлежащем точном логико-математич. языке. В результате применения правил истолкования может выявиться конструктивная задача, связываемая с данным суждением. Это, однако, происходит не всегда: не со всяким математич. предложением обязательно связывается конструктивная задача. С исчислениями связаны следующие понятия и идеи. Об исчислении говорят, что оно непротиворечиво, если в нем не выводима никакая формула вида U вместе с формулой U (где есть знак отрицания). Задача установления непротиворечивости применяемых в математике исчислений является одной из гл. задач М. л. В наст. время эта задача решена лишь в весьма огранич. объеме. Употребляются разл. понятия п о л н о т ы исчисления. Имея в виду охват той или иной содержательно определенной области математики, считают исчисление полным относительно этой области, если в нем выводима всякая формула, выражающая верное утверждение из этой области. Другое понятие полноты исчисления связано с требованием доставлять либо доказательство, либо опровержение для всякого предложения, формулируемого в исчислении. Первостепенное значение в связи с этими понятиями имеет теорема Геделя–Россера, утверждающая несовместимость требования полноты с требованиями непротиворечивости для весьма широкого класса исчислений. Согласно теореме Геделя–Россера, никакое непротиворечивое исчисление из этого класса не может быть полным относительно арифметики: для всякого такого исчисления может быть построено верное арифметич. утверждение, формализуемое, но не выводимое в этом исчислении (см. Метатеория). Эта теорема, не снижая значения М. л. как мощного организующего средства в науке, в корне убивает надежды на эту дисциплину как на нечто способное осуществить всеобщий охват математики в рамках одной дедуктивной теории. Надежды такого рода высказывались мн. учеными, в том числе Гильбертом – главным представителем формализма в математике – направления, пытавшегося свести всю математику к манипуляциям с формулами по определенным раз навсегда установленным правилам. Результат Геделя и Россера нанес этому направлению сокрушительный удар. В силу их теоремы, даже такая сравнительно элементарная часть математики, как арифметика натуральных чисел, не может быть охвачена одной дедуктивной теорией. М. л. органически связана с кибернетикой, в частности с теорией релейно-контактных схем и автоматов, машинной математикой и лингвистикой математической. Приложения М. л. к релейно-контактным схемам основаны на том, что всякая двухполюсная релейно- контактная схема в след. смысле м о д е л и р у е т нек-рую формулу U классич. исчисления высказываний. Если схема управляется n реле, то столько же различных пропозициональных переменных содержит U, и, если обозначить через bi, суждение "Реле номер i сработало", то цепь будет тогда и только тогда замкнута, когда будет верен результат подстановки суждений b1, ..., bn вместо соответствующих логич. переменных в U. Построение такой моделируемой формулы, описывающей "условия работы" схемы, оказывается особенно простым для т.н. ?-с х е м, получаемых исходя из элементарных одноконтактных цепей путем параллельных и последовательных соединений. Это связано с тем, что параллельное и последовательное соединения цепей моделируют, соответственно, дизъюнкцию и конъюнкцию суждений. Действительно, цепь, полученная путем параллельного (последовательного) соединения цепей Ц1 и Ц2, тогда и только тогда замкнута, когда замкнута цепь Ц1 или (и) замкнута цепь Ц2. Применение исчисления высказываний к релейно-контактным схемам открыло плодотворный подход к важным проблемам совр. техники. Вместе с тем эта связь теории с практикой привела к постановке и частичному решению мн. новых и трудных проблем М. л., к числу к-рых в первую очередь относится т.н. проблема м и н и м и з а ц и и, состоящая в разыскании эффективных методов нахождения простейшей формулы, равносильной данной формуле. Релейно-контактные схемы являются частным случаем управляющих схем, применяемых в совр. автоматах. Управляющие схемы иных типов, в частности, схемы из электронных ламп или полупроводниковых элементов, имеющие еще большее практич. значение, также могут быть разрабатываемы с помощью М. л., к-рая доставляет адекватные средства как для анализа, так и для синтеза таких схем. Язык М. л. оказался также применимым в теории программирования, создаваемой в наст. время в связи с развитием машинной математики. Наконец, созданный в М. л. аппарат исчислений оказался применимым в математической лингвистике, изучающей язык математич. методами. Одной из осн. проблем этой науки является точная формулировка правил грамматики рассматриваемого языка, т.е. точное определение того, что следует понимать под "грамматически правильной фразой этого языка". Как показал амер. ученый Хомский, есть все основания искать решение этой задачи в следующем виде: строится нек-рое исчисление, и грамматически правильными фразами объявляются выражения, составленные из знаков алфавита данного языка и выводимые в этом исчислении. Работы в этом направлении продолжаются. См. также Алгебра логики, Конструктивная логика, Логика комбинаторная, Логика классов, Логическое исчисление, Модальная логика и лит. при этих статьях. А. Марков. Москва.

Другие разделы

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА, дедуктивная логика, включающая математические методы исследования способов рассуждений (выводов); математическая теория дедуктивных способов рассуждений. Математической логикой называют также логику, которой пользуются в математике.

Важную роль в математической логике играют понятия дедуктивной теории и исчисления. Исчислением называется совокупность правил вывода, позволяющих считать некоторые формулы выводимыми. Правила вывода подразделяются на два класса. Одни из них непосредственно квалифицируют некоторые формулы как выводимые. Такие правила вывода принято называть аксиомами . Другие же позволяют считать выводимыми формулы, синтаксически связанные некоторым заранее определённым способом с конечными наборами выводимых формул. Широко применяемым правилом второго типа является правило modus ponens: если выводимы формулы и, то выводима и формула.

Отношение исчислений к семантике выражается понятиями семантической пригодности и семантической полноты исчисления. Исчисление И называется семантически пригодным для языка Я, если любая выводимая в И формула языка Я является верной. Аналогично, исчисление И называется семантически полным в языке Я, если любая верная формула языка Я выводима в И.

Математическая логика изучает логические связи и отношения, лежащие в основе логического (дедуктивного) вывода, с использованием языка математики.

Многие из рассматриваемых в математической логике языков обладают семантически полными и семантически пригодными исчислениями. В частности, известен результат К. Гёделя о том, что так называемое классическое исчисление предикатов является семантически полным и семантически пригодным для языка классической логики предикатов первого порядка. С другой стороны, имеется немало языков, для которых построение семантически полного и семантически пригодного исчисления невозможно. В этой области классическим результатом является теорема Гёделя о неполноте, утверждающая невозможность семантически полного и семантически пригодного исчисления для языка формальной арифметики.

Стоит отметить, что на практике множество элементарных логических операций является обязательной частью набора инструкций всех современных микропроцессоров и соответственно входит в языки программирования. Это является одним из важнейших практических приложений методов математической логики, изучаемых в современных учебниках информатики.

Разделы математической логики

Алгебра логики


Логика высказываний


Теория доказательств


Теория моделей

Логика высказываний (или пропозициональная логика от англ. propositional logic, или исчисление высказываний) - это формальная теория, основным объектом которой служит понятие логического высказывания. С точки зрения выразительности, её можно охарактеризовать как классическую логику нулевого порядка.

Несмотря на свою важность и широкую сферу применения, логика высказываний является простейшей логикой и имеет очень ограниченные средства для исследования суждений

Алгебра логики (алгебра высказываний) - раздел математической логики, в котором изучаются логические операции над высказываниями . Чаще всего предполагается, что высказывания могут быть только истинными или ложными.

Базовыми элементами, которыми оперирует алгебра логики, являются высказывания. Высказывания строятся над множеством , над элементами которого определены три операции:

Отрицание (унарная операция),


Конъюнкция (бинарная),


Дизъюнкция (бинарная),

а также константы - логический ноль 0 и логическая единица 1.

Теория вероятности - раздел математики, изучающий случайные события их свойства и операции над ними.

В теории вероятностей изучаются, те случайные события, которые могут быть воспроизведены в одних и тех же условиях и обладающие следующим свойством: в результате эксперимента, при условии S событие A может произойти с определенной вероятность p.

Основными понятиями теории вероятности являются: событие, вероятность, случайное событие, случайное явление, математическое ожидание, дисперсия, функция распределения, вероятностное пространство.

Как наука теория вероятностей возникает в середине 17 века. Первые работы появляются, в связи с подсчетом вероятностей в азартных играх. Исследуя прогнозирование выигрыша при бросании костей, Блез Паскаль и Пьер Ферма , в своей переписке 1654 года, открыли первые вероятностные закономерности. В частности в этой переписки они пришли к понятию математическое ожидание и теоремам умножения и сложения вероятностей. В 1657 году эти результаты были приведены в книге Х. Гюйгенса «О расчетах в азартных играх», которая является первым трактатом по теории вероятностей.

Больших успехов в теории вероятностей достиг Яков Бернулли : он установил закон больших чисел в простейшем случае, сформулировал многие понятия современной теории вероятностей. Им была написана монография по теории вероятностей, которая была издана посмертно в 1713 году, под названием «Искусство предположений».

В первой половине 19 века теория вероятностей начинает применяться в теории ошибок наблюдений. В это время были доказаны теорема Муавра - Лапласа (1812) и теорема Пуассона (1837), являющиеся первыми предельными теоремами. Лаплас расширил и систематизировал математические основы теории вероятностей. Гаусс и Лежандр разработали метод наименьших квадратов.

Во второй половине 19 века большинство открытий в теории вероятности были сделаны российскими учеными П. Л. Чебышёвым и его ученикам и А. М. Ляпуновым и А.А Марковым. В 1867 году Чебышёв сформулировал и достаточно просто доказал закон больших чисел при весьма общих условиях. В 1887 он же впервые сформулировал и предложил метод решения центральной предельной теоремы для сумм независимых случайных величин. В1901 году эта теорема была доказана Ляпуновым при более общих условиях. Марков в 1907 году впервые рассмотрел схему испытаний связанных в цеп, тем самым, положив основу теории Марковских цепей. Так же он внес большой вклад в исследования, касающиеся теории больших чисел и центральной предельной теоремы.

В начале 20 века происходит расширение круга применения теории вероятностей, создаются системы строго математического обоснования и новые методы теории вероятностей. В этот период благодаря трудам Андрея Николаевича Колмогорова теории вероятностей приобретает современный вид.

В 1926 году, будучи аспирантом, Колмогоров получает необходимые и достаточные условия, при которых имеет место закон больших чисел. В 1933 в своей работе «Основные понятия теории вероятностей» Колмогоров вводит аксиоматику теории вероятностей, которая общепризнанна наилучшей.

Математический аппарат теории вероятности широко используется в науке и технике. В частности в астрономии для расчета орбит комет используется метод наименьших квадратов. В медицине при оценке эффективности методов лечения так же используется теория вероятности.

/ БДЭ Математика /

Дедукция

Помните, Шерлок Холмс постоянно твердил о своих дедуктивных способностях? Так что же такое дедукция?

ДЕДУКЦИЯ (лат. deductio - выведение) - такая форма мышления, когда новая мысль выводится чисто логическим путем из предшествующих мыслей. Такая последовательность мыслей называется выводом, а каждый компонент этого вывода является либо ранее доказанной мыслью, либо аксиомой, либо гипотезой. Последняя мысль данного вывода называется заключением.

Дедуктивное умозаключение, являющееся предметом традиционной логики, применяется нами всякий раз, когда требуется рассмотреть какое - либо явление на основании уже известного нам общего положения и вывести в отношении этого явления необходимое заключение. Нам известен, например, следующий конкретный факт - “данная плоскость пересекает шар” и общее правило относительно всех плоскостей, пересекающих шар, -“всякое сечение шара плоскостью есть круг”. Применяя это общее правило к конкретному факту, каждый правильно мыслящий человек необходимо придет к одному и тому же выводу: “значит данная плоскость есть круг”.

Структура дедуктивного умозаключения и принудительный характер его правил отобразили самое распространенные отношения между предметами материального мира: отношения рода, вида и особи, т. е. общего, частного и единичного: то, что присуще всем видам данного рода, то присуще и любому виду; то, что присуще всем особям рода, то присуще и каждой особи.

Впервые теория дедукции была обстоятельно разработана Аристотелем. Он выяснил требования, которым должны отвечать отдельные мысли, входящие в состав дедуктивного умозаключения, определил значение терминов и раскрыл правила некоторых видов дедуктивных умозаключений. Положительной стороной аристотелевского учения о дедукции является то,что в нем отобразились реальные закономерности объективного мира.

Под термином “дедукция” в узком смысле слова понимают также следующее:
1) Метод исследования, заключающийся в следующем: для того, чтобы получить новое знание о предмете или группе однородных предметов, надо, во - первых найти ближайший род, в который входят эти предметы, и, во - вторых, применить к ним соответствующий закон, присущий всему данному роду предметов . Дедуктивный метод играет огромную роль в математике. Известно, что все теоремы выводятся логическим путем с помощью дедукции из небольшого конечного числа исходных начал, называемых аксиомами.
2) Форма изложения материала в книге, лекции, докладе, беседе, когда от общих положений, правил, законов идут к менее общим положениям, правилам, законам.
Этот способ позволяет задавать формальные аксиоматические теории .
2.Задание только аксиом
В этом случае правила вывода считаются общеизвестными, поэтому задаются только аксиомы. Поэтому при таком построении теорем, говорят, что полуформальная аксиоматическая теория .
3.Задание только правил вывода
Данный способ построения теорем основывается на задании только правил вывода, поскольку множество аксиом пусто. Исходя из этого, теория, заданная таким образом, являет собой частный случай формальной теории. Позднее эта разновидность стала называться теорией естественного вывода .

К основным свойства дедуктивных теорий относятся:
1. Противоречивость
Противоречивой называется теория, в которой множество теорем покрывает всё множество формул.
2. Полнота
Полной называется теория, в которой для любой формулы F выводима либо сама F , либо ее отрицание -F .
3. Независимость аксиом
Когда отдельную аксиому теории нельзя вывести из остальных аксиом, то ее называют независимой . Система аксиом называется независимой только в том случае, если каждая аксиома в ней независима.
4. Разрешимость
Когда в теории существует эффективный алгоритм, позволяющий определить количество шагов, доказывающих теорему, теория называется разрешимой . К примеру, логика высказываний, логика первого порядка (исчисление предикатов), формальная арифметика (теория S ).

Будет посвящён основам математической логики, которая представляет собой не только отдельный раздел математики, но и имеет огромное значение при изучении всей вышки (да и не только вышки) . «Существует и единственно», «из этого следует это», «необходимое условие», «достаточность», «тогда и только тогда» – знакомые обороты, не правда ли? И это не просто «дежурные» штампы, которыми можно пренебречь – это устойчивые выражения, обладающие строгим смыслом , с которым мы и познакомимся в данной статье. Кроме того, материал будет полезен начинающим изучать непосредственно математическую логику – я рассмотрю её базу: высказывания и действия над ними, формулы, основные законы + некоторые практические задачи. И, конечно же, вы узнаете очень важное, а местами и весьма забавное отличие матлогики от нашей «обычной» логики. Начинаем закладывать фундамент:

Высказывания и высказывательные формы

Высказывание – это предложение, о котором можно сказать, истинно оно или ложно . Высказывания обычно обозначают строчными латинскими буквами , а их истинность/ложность единицей и нулём соответственно:

– данная запись (не путать с модулем !) говорит нам о том, что высказывание истинно ;
– а эта запись – о том, что высказывание ложно .

Например:

– черепахи не летают;
– Луна квадратная;
– дважды два будет два;
– пять больше, чем три.

Совершенно понятно, что высказывания и истинны : ,
а высказывания и – ложны :

Разумеется, далеко не все предложения являются высказываниями. К таковым, в частности относятся вопросительные и побудительные предложения:

Вы не подскажете, как пройти в библиотеку ?
Пойдём в баню!

Очевидно, что здесь не идёт речи об истине или лжи. Как не идёт о них речи и в случае неопределённости либо неполной информации:

Завтра Петя сдаст экзамен – даже если он всё выучил, то не факт, что сдаст; и наоборот – если ничего не знает, то может и сдаст «на шару».

…да ладно, Петь, не переживай – сдашь =)

– а тут мы не знаем, чему равно «эн», поэтому это тоже не высказывание.

Однако последнее предложение можно доопределить до высказывания, а точнее, до высказывательной формы , указав дополнительную информацию об «эн». Как правило, высказывательные формы записываются с так называемыми кванторами . Их два:

– квантор общности (перевёрнутая буква A – от англ. All) понимается и читается как «для всех», «для любого (ой) (ых) »;

– квантор существования (развёрнутая буква E – от англ. Exist) понимается и читается как «существует».

– для любого натурального числа выполнено неравенство . Данная высказывательная форма ложна , поскольку ей, очевидно, не соответствуют натуральные числа .

– а вот это высказывательная форма уже истинна , как истинно и, например, такое утверждение:
…ну а что, разве существует натуральное число, которое меньше, чем –10?

Предостерегаю вас от опрометчивого использования данного квантора, ибо «для любого» может на поверку оказаться вовсе и «не для любого».

Внимание! Если вам что-то не понятно в обозначениях, пожалуйста, вернитесь к уроку о множествах .

– существует натуральное число , которое больше двух. Истина …и, главное, не поспоришь =)

– Ложь

Нередко кванторы «работают в одной упряжке»:

– для любого вектора существует противоположный ему вектор. Прописная истина , а точнее, аксиома (утверждение, принимаемое без доказательства) векторного пространства.

Обратите внимание, что квантор существования подразумевает сам факт существования объекта (хотя бы одного), который удовлетворяет определённым характеристикам. Пусть в мире существуют единственная белая ворона, но существуют же. Более того, в математике (как школьной, так и высшей) доказывается великое множество теорем на существование и как раз единственность чего-либо. Доказательство такой теоремы состоит из двух частей:

1) Существование объекта, удовлетворяющего определённым критериям. В этой части обосновывается сам факт его существования.

2) Единственность данного объекта. Этот пункт доказывается, как правило, методом от противного , т.е. предполагается, что существует 2-й объект с точно такими же характеристиками и далее это предположение опровергается.

Школьников, впрочем, стараются не пугать подобной терминологией, и теорема часто преподносится в завуалированном виде, например:

В любой треугольник можно вписать окружность и, причём только одну

Кстати, а что такое вообще теорема? Логическую суть этого страшного слова мы узнаем очень скоро….

Логические операции (действия над высказываниями)

Подобно тому, как с числами можно проводить арифметические действия (складывать, умножать и т.д.), к высказываниям тоже применимы свои операции. Существует три базовых логических операции:

отрицание высказывания;

конъюнкция или логическое умножение высказываний;

дизъюнкция или логическое сложение высказываний.

По порядку:

1) Отрицание высказывания

НЕ и символ

Отрицанием высказывания называется высказывание (читается «не а») , которое ложно , если истинно, и истинно – если ложно:

Так, например, высказывание – черепахи не летают истинно: ,
а его отрицание – черепахи летают если хорошенько пнуть – ложно: ;

высказывание – дважды два будет два ложно: ,
а его отрицание – неверно, что дважды два будет два – истинно: .

Кстати, не нужно смеяться над примером с черепахами;) садисты

Удачной физической моделью данной операции является обычная лампочка и выключатель:

свет включен – логическая единица или истина,
свет выключили – логический ноль или ложь.

2) Конъюнкция (логическое умножение высказываний)

Данной операции соответствует логическая связка И и символ либо

Конъюнкцией (читается «а и бэ») , которое истинно в том и только том случае, когда истинны оба высказывания и :

Данная операция тоже встречается сплошь и рядом. Вернёмся к нашему герою с первой парты: предположим, что Петя получает допуск к экзамену по высшей математике, если сдаёт курсовую работу и зачёт по теме. Рассмотрим следующие высказывания:
– Петя сдал курсовую работу ;
– Петя сдал зачёт .

Заметьте, что в отличие от формулировки «Петя завтра сдаст» здесь уже в любой момент времени можно сказать, истина это или ложь.

Высказывание (суть – Петя допущен к экзамену) будет истинно в том и только том случае, если он сдал курсовик и зачёт по . Если хоть что-то не сдано (см. три нижних строчки таблицы) , то конъюнкция – ложна.

И очень своевременно пришёл мне в голову отличный математический пример: знак системы соединяет входящие в неё уравнения/неравенства как раз по правилу И . Так, например, запись двух линейных уравнений в систему подразумевает то, что мы должны найти ТАКИЕ корни (если они существуют) , которые удовлетворяют и первому и второму уравнению.

Рассматриваемая логическая операция распространяется и на большее количество высказываний. Условно говоря, если в системе 5 уравнений, то её корни (в случае их существования) должны удовлетворять и 1-му и 2-му и 3-му и 4-му и 5-му уравнению данной системы.

И в заключение пункта вновь обратимся к доморощенной электротехнике: конъюнктивное правило хорошо моделирует выключатель в комнате и рубильник на электрическом щитке в подъезде (последовательное подключение). Рассмотрим высказывания:

– выключатель в комнате включен ;

– рубильник в подъезде включен .

Наверное, все уже поняли, что конъюнкция читается самым что ни на есть естественным образом:
– выключатель в комнате включен и рубильник в подъезде включен.

Очевидно, что тогда и только тогда, когда . В трёх других случаях (проанализируйте, каких) цепь разомкнётся и свет погаснет: .

Давайте присоединим ещё одно высказывание:
– рубильник на подстанции включен .

Аналогично: конъюнкция будет истинна тогда и только тогда, когда . Здесь, к слову, уже будет 7 различных вариантов разрыва цепи.

3) Дизъюнкция (логическое сложение высказываний)

Этой операции соответствует логическая связка ИЛИ и символ

Дизъюнкцией высказываний и называют высказывание (читается «а или бэ») , которое ложно в том и только том случае, когда ложны оба высказывания и :

Предположим, что в экзаменационном билете по высшей математике 2 вопроса и студент сдаёт экзамен, если ответит хотя бы на один вопрос. Рассмотрим следующие высказывания:
– Петя ответил на 1-й вопрос ;
– Петя ответил на 2-й вопрос .

Дизъюнктивная запись читается просто и понятно: Петя ответил на 1-й или 2-й вопрос и подразумевает три истинных исхода (см. таблицу) . При этом экзамен Пётр не сдаст в единственном случае – если «запорет» оба вопроса:

Следует отметить, что союз «или» мы очень часто понимаем как «исключающее или», и, более того – его зачастую так и нужно понимать! Из той же фразы о сдаче экзамена человек, скорее всего, сделает вывод, что Петя ответил только на 1-й или только на 2-й вопрос. Однако рассматриваемое ИЛИ – это не обывательское «или».

Операция логического сложения также применима для трёх и бОльшего количества высказываний. Некоторые лояльные преподаватели задают 10-15 вопросов и ставят экзамен, если студент хоть что-то знает =) Иными словами, логическое ИЛИ скрывает за собой связку «хотя бы на один» (и она вовсе не означает, что СТРОГО на один!).

Ну и давайте отвлечёмся от бытового электричества: подавляющее большинство сайтов Интернета расположены на профессиональных серверах, которые снабжаются, как правило, двумя блоками питания. В электротехнике это называется параллельным подключением, которое как раз и моделирует правило ИЛИ – сервер работает, если исправен хотя бы один блок питания. Оборудование, кстати, поддерживает «горячую» замену, т.е. сгоревший БП можно заменить, не выключая сервер. Такая же история с жёсткими дисками – они дублируются в так называемом RAID-массиве , и более того, сам Дата-центр, где находятся серверы, обычно запитывается двумя независимыми электролиниями + дизель-генератор на всякий случай. Эти меры позволяют обеспечить максимальный аптайм сайтов.

И коль скоро речь зашла о компьютерах, то они… базируются на рассмотренных логических операциях! Это кажется невероятным, но задумаемся – а что вообще могут «понимать» эти «железки»? А понимать они могут следующее:

в проводе есть ток – это логическая единица ;
провод обесточен – это логический ноль .

Именно данный факт первопричина того, что в основе измерения объёма информации лежит степень двойки:
и т.д.

Простейшим «компьютером» является… обычный выключатель – он хранит информацию в 1 бит (истину или ложь в указанном выше смысле). Центральный же процессор современного компьютера насчитывает сотни миллионов (!) транзисторов, и самое сложное программное обеспечение, самая «навороченная игра» раскладывается на множество нулей и единиц, которые обрабатываются с помощью элементарных логических операций!

И уже следующие две операции, которые мы рассмотрим, являются не самостоятельными , то есть могут быть выражены через отрицание, конъюнкцию и дизъюнкцию:

Импликация и логическое следствие.
Необходимое условие. Достаточное условие

До боли знакомые обороты: «следовательно», «из этого следует это», «если, то» и т.п.

Импликацией высказываний (посылка) и (следствие) называют высказывание , которое ложно в единственном случае – когда истинно, а – ложно:

Фундаментальный смысл операции таков (читаем и просматриваем таблицу сверху вниз) :

из истины может следовать только истина и не может следовать ложь ;

изо лжи может следовать всё, что угодно (две нижние строчки) , при этом:

истинность посылки является достаточным условием для истинности заключения ,

а истинность заключения – является необходимым условием для истинности посылки .

Разбираемся на конкретном примере:

Составим импликацию высказываний – идёт дождь и – на улице сыро :

Если оба высказывания истинны , то само собой истинна и импликация – если на улице идёт дождь, то на улице сыро . При этом не может быть такого, чтобы дождь шёл , а на улице было сухо :

Если же дождя нет , то на улице может быть как сухо :

так и сыро :
(например, по причине того, что растаял снег) .

А теперь ВДУМЫВАЕМСЯ в эти «штампованные» слова необходимость и достаточность :

Дождь является достаточным условием для того, чтобы на улице было сыро, и с другой стороны, сырость на улице необходима дляпредположения о том, что прошёл дождь (ибо если сухо – то дождя точно не было) .

Обратная же импликация нелегальна: – сырости на улице ещё не достаточно для обоснования факта дождя, и, кроме того, дождь ведь не является НЕОБХОДИМОЙ причиной сырости (т.к., например, может пройти и растаять град) .

Вроде бы должно быть понятно, но на всякий случай ещё несколько примеров:

– Чтобы научиться выполнять действия с матрицами , необходимо уметь складывать и умножать числа . Но этого, как вы правильно предчувствуете, не достаточно .

– Чтобы научиться выполнять арифметические действия достаточно окончить 9 классов . Но это не является условием необходимым – считать может научить и бабушка, причём ещё в детском саду.

– Чтобы найти площадь треугольника достаточно знать его сторону и высоту, проведённую к этой стороне . Однако опять же – это не необходимость , площадь треугольника можно найти и по трём сторонам (формуле Герона) или, например, с помощью векторного произведения .

– Для допуска к экзамену по высшей математике Пете необходимо отчитаться по курсовой работе . Но этого не достаточно – потому что ещё нужно сдать зачёт.

– Для того чтобы вся группа получила зачёт достаточно занести преподавателю ящик коньяка . И здесь, как нетрудно предположить, отпадает необходимость что-либо учить =) Но, обратите внимание, подготовка вовсе не возбраняется;)

Бывают ли условия необходимые и в то же время достаточные? Конечно! И очень скоро мы до них доберёмся. А сейчас об одном важном принципе матлогики:

Математическая логика формальна

Её интересует истинность или ложность высказываний, но не их содержание ! Так, если мы составим импликацию Если черепахи не летают, то дважды два равно четырём , то она будет истинной! Иными словами, любое истинное высказывание можно обосновать любой истиной (1-я строчка таблицы) , и с точки зрения формальной логики это будет истина!

Но ещё интереснее ситуация с ложным посылом: любой ложью можно обосновать всё, что угодно – как истину так и ложь:

– если Луна квадратная, то ;
– если пингвины ходят в валенках, то черепахи носят шлёпанцы .

А что? – по таблице оба высказывания истинны!

Данные факты получили название парадокс импликации , но в действительности мы, конечно же, рассматриваем примеры, осмысленные с точки зрения нашей содержательной логики.

И ещё один очень важный момент : импликацию часто обозначают значком (тоже читается «следовательно», «из этого следует это» ), который мы также используем в ходе решения задач, доказательств теорем и т.д. И здесь речь идёт о совпадении обозначений – то, что мы используем в «обычных» математических выкладках, строго говоря, не является импликацией. В чём отличие? Когда мы решаем задачу и пишем, что («из а следует бэ») , то полагаем высказывание заведомо истинным , и более того, выводим из него другую истину . В математической логике это называется логическим следствием . Обычно следствие подлежит обоснованию, и поэтому при оформлении работ всегда старайтесь пояснять, какие аксиомы, теоремы, решённые задачи и т.д. вы использовали для того или иного вывода.

Теорема по своей сути тоже представляет собой логическое следствие: её условие опирается на истинные посылки (аксиомы, ранее доказанные теоремы и т.д.) . Доказательство же устанавливает истинность следствия , причём в этом процессе не могут использоваться ложные рассуждения.

Недоказанная теорема называется гипотезой , и варианта тут два: либо она выводит из истины истину и представляет собой теорему, либо гипотеза невернА, т.е. из множества истинных посылок следует «не бэ»: . В случае опровержения получается тривиальный вывод наподобие «гипотеза Ивана Петрова неверная» , но и это, бывает, дорогого стОит – дерзайте , уважаемые читатели!

Рассмотрим в качестве примера, конечно, не мегатеорему, но утверждение, которое требует пусть простого, но обоснования. Хотя и его не будет =) =):

– число делится на 4 ;
– число делится на 2 .

Очевидно, что следствие истинно , то есть из того, что число делится на 4, следует и его делимость на 2. И, соответственно, противоположное заключение – есть ложь:

При этом ещё раз обращаю внимание, что посылка изначально постулируется как истина (в отличие от импликации, где она может быть и ложной) .

Для логических следствий также в ходу понятия необходимости и достаточности , скопирую пару строк сверху:

истинность посылки – это достаточное условие для истинности заключения ,

истинность заключения – это необходимое условие для истинности посылки .

В нашем случае:

Делимость числа на 4 является достаточным условием для того, чтобы оно делилось на 2. И с другой стороны, делимость числа на 2 является необходимым условием делимости на 4.

Следует отметить, что рассмотренный пример можно записать и в виде импликации:
(пользуясь таблицей, проанализируйте все расклады самостоятельно)

Однако в общем случае «перенос понятий» некорректен ! То есть, если мы ведём разговор о том, что , то это ещё не значит, что будет справедлива импликация . И такой пример я приведу в заключительном пункте. и необходимо сдать 3 экзамена (в противном случае сессия будет не сдана) и в то же самое время этого достаточно (т.к. больше ничего делать не нужно) .

Особенность эквиваленции состоит в том, что имеет место либо и то и другое , либо ничего , например:

Петя занимается штангой тогда и только тогда, когда Маша танцует на столе

Это значит, что либо Петя занимается штангой и Маша танцует на столе, либо они оба лежат на диване Пётр, ты заслужил! =) Такие вот дружные Петя и Маша. Теперь вроде бы похожая фраза без «тогда и только тогда»:

Петя занимается штангой, когда Маша танцует на столе

Но смысл несколько поменялся: здесь можно предположить, что Петя, бывает, тягает штангу и без Маши, и другой стороны, Маше «до лампочки», качается ли во время её танца Петя.

Вот в чём сила необходимого и достаточного условия! – оно объединяет и дисциплинирует =)

…хотел я для прикола распределить роли наоборот, но затем передумал… всё-таки нельзя такое пропагандировать =)

К слову, о дисциплине – рациональный подход как раз и предполагает необходимость и достаточность – когда человек для достижения какой-либо цели делает ровно столько, сколько нужно, и не больше. Это, конечно, бывает скучно в обычной жизни, но всячески приветствуется в математических рассуждениях, которые нас уже заждались:

Треугольник является равносторонним тогда и только тогда, когда у него равные углы

Высказывания – треугольник равносторонний и – у него равные углы можно соотнести эквиваленцией , но на практике мы почти всегда связываем их обоюдоострым значком логического следствия называется гипотенузой

Данный пункт – это собственно и есть теорема Пифагора, формулировка которой нам знакома ещё со школы: «Если треугольник прямоугольный, то ».

2) На втором шаге обосновывается достаточность :
– здесь надо доказать, что справедливость равенства достаточна для того, чтобы треугольник был прямоугольным.

Учащихся опять же такими словами не запугивают, и второй пункт формулируют в виде обратной теоремы Пифагора: «Если , то треугольник прямоугольный».

Связей по схеме «тогда и только тогда» в математике очень много, и я только что привёл стандартную схему их доказательства. И, конечно же, всегда анализируйте, что означают «необходимо»

Жду вас во второй части нашего увлекательного урока, где мы познакомимся с основными логическими формулами и законами , а также порешаем практические задачи. Для решения задач потребуется пять табличек с этой страницы, поэтому я рекомендую сразу переписать их на листок – чтобы они были перед глазами.

Кроме того, я открою вам секрет успешного изучения математической логики;)

Главная » Дети » Математическая логика называется также символической. Математическая логика - математика и искусство