Законы де моргана для множеств
Множества
Содержание
- 1 Определения
- 2 Способы задания множеств
- 2.1 Перечисление
- 2.2 Описание
- 3 Отношения между множествами
- 3.1 Включение
- 3.2 Равенство
- 3.3 Общие элементы
- 4 Специальные множества
- 5 Операции над множествами
- 5.1 Бинарные операции над множествами
- 5.2 Унарные операции над множествами
- 6 Теорема де Моргана
Определения [ править ]
Определение: |
Множество — первичное математическое понятие, которому не дано строгое математическое определение. Представляет собой набор, совокупность каких-либо объектов, объединенных общим свойством. |
Определение: |
Объекты, из которых состоит множество, называют элементами этого множества. Если [math]a[/math] — элемент множества [math]A[/math] , то записывают [math]a in A[/math] (« [math]a[/math] принадлежит [math]A[/math] »). Если [math]a[/math] не является элементом множества [math]A[/math] , то записывают [math]a notin A[/math] (« [math]a[/math] не принадлежит [math]A[/math] »). В отличие от мультимножества каждый элемент множества уникален, и во множестве не может быть двух идентичных элементов. |
Способы задания множеств [ править ]
Существуют два основных способа задания множеств: перечисление и описание.
Перечисление [ править ]
Первый способ состоит в том, что задаётся и перечисляется полный список элементов, входящих в множество.
Описание [ править ]
Второй способ применяется, когда множество нельзя или затруднительно задать с помощью списка. В таком случае множества определяются свойствами их элементов.
[math] A = [/math] , где [math]P[/math] — определенное свойство элемента [math]a[/math] .
Отношения между множествами [ править ]
Два множества [math]A[/math] и [math]B[/math] могут вступать друг с другом в различные отношения.
Включение [ править ]
- [math]A[/math] включено в [math]B[/math] , если каждый элемент множества [math]A[/math] принадлежит также и множеству [math]B[/math] : [math]displaystyle Asubseteq BLeftrightarrow forall ain A colon ain B[/math]
- [math]A[/math] включает [math]B[/math] , если [math]B[/math] включено в [math]A[/math] : [math]
[/math]
- [math]A[/math] строго включено в [math]B[/math] , если [math]A[/math] включено в [math]B[/math] , но не равно ему: [math]
[/math]
Равенство [ править ]
- [math]A[/math] равно [math]B[/math] , если [math]A[/math] и [math]B[/math] включены друг в друга: [math]
[/math]
Общие элементы [ править ]
- [math]A[/math] и [math]B[/math] не пересекаются, если у них нет общих элементов: [math]A[/math] и [math]B[/math] не пересекаются [math]
[/math]
Специальные множества [ править ]
Определение: |
Пустое множество — множество, не содержащее ни одного элемента. Обычно пустое множество обозначают как [math]varnothing[/math] . |
Определение: |
Универсальное множество — множество, содержащее все объекты и все множества. В тех аксиоматиках, в которых универсальное множество существует, оно единственно. Обычно универсальное множество обозначают как [math] displaystyle mathbb [/math] . |
Операции над множествами [ править ]
Бинарные операции над множествами [ править ]
- Пересечение [math]A[/math] и [math]B[/math] . [math]
>[/math]
- Объединение [math]A[/math] и [math]B[/math] . [math]
>[/math]
- Разность [math]A[/math] и [math]B[/math] . [math]
>= >[/math]
- Симметрическая разность [math]A[/math] и [math]B[/math] . [math]
[/math]
Унарные операции над множествами [ править ]
- Дополнение определяется следующим образом: [math]
equiv A^ = >=Usetminus A>[/math] .
Теорема де Моргана [ править ]
Докажем первое утверждение, второе доказывается аналогично. Для того, чтобы доказать равенство множеств, докажем, что первое множество включает второе и наоборот (частый приём при доказательстве равенства двух множеств).
Сначала докажем, что [math] displaystyle overline
Пусть [math]x in left ( overline
Теперь докажем, что [math] displaystyle bigcaplimits_alpha overline
Пусть [math]x in left ( bigcaplimits_alpha overline
Теорема де Моргана устанавливает двойственность понятий объединения и пересечения множеств. То есть, имея некоторое верное равенство, содержащее объединения и пересечения, можно переписать его, заменив пересечения на объединения и наоборот. Например, из равенства
[math](A cup B) cap C = (A cap C) cup (B cap C) Rightarrow (A cap B) cup C = (A cup C) cap (B cup C)[/math]
Доказывается это следующим образом: равны множества, значит, равны дополнения. После раскрытия дополнений приходим к написанному равенству.
Законы де Моргана
Законы де Мо́ргана (правила де Мо́ргана) — логические правила, связывающие пары дуальных логических операторов при помощи логического отрицания. Открыты шотландским математиком Огастесом де Морганом
Определение
Огастес де Морган первоначально заметил, что в классической пропозициональной логике справедливы следующие соотношения:
not (P and Q) = (not P) or (not Q) not (P or Q) = (not P) and (not Q)
Обычная запись этих законов в формальной логике:
Если существует операция логического умножения двух и более элементов, операция «и» — (A&B), то для того, чтобы найти обратное от всего суждения
(A&B), необходимо найти обратное от каждого элемента и объединить их операцией логического сложения, операцией «или» — (
B). Закон работает аналогично в обратном направлении:
История
- «Противоречащая противоположность дизъюнктивного суждения — конъюнктивное суждение, составленное из противоречащих противоположностей частей дизъюнктивного суждения (The contradictory opposite of a disjunctive proposition is a conjunctive proposition composed of the contradictories of the parts of the disjunctive proposition)» (Уильям Оккам, Summa Logicae).
Ссылки
- Weisstein, Eric W.Законы де Моргана (англ.) на сайте Wolfram MathWorld.
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Жук-олень
- Эгер (река)
Смотреть что такое «Законы де Моргана» в других словарях:
ЗАКОНЫ ДЕ МОРГАНА — законы логики высказываний, связывающие отрицание с операциями конъюнкции и дизъюнкции, соответствующими логич. союзам и и неразделительному или естеств. языка. З. де М. в словесной формулировке были известны еще схоластич. логикам. В математич.… … Философская энциклопедия
Законы Моргана — * законы Моргана * Morgan’s Laws … Генетика. Энциклопедический словарь
Моргана законы — * Моргана законы * Morgan’s Laws or M. rules основные положения хромосомной теории наследственности, разработанные Т. Морганом и сотр. в 1911 1915 гг. Сводятся к следующему: 1) гены находятся в хромосомах и в пределах одной хромосомы образуют… … Генетика. Энциклопедический словарь
Моргана единица морганида М — Моргана единица, морганида, М * Моргана адзінка, марганіда, М * Morgan’s unit or M относительное расстояние между двумя генами на хромосоме, или частота рекомбинации () между двумя генетическими маркерами. Одна морганида соответствует 100%… … Генетика. Энциклопедический словарь
МОРГАНА ЗАКОНЫ — Предусматривают, что: гены находятся в хромосомах, и в пределах одной хромосомы образуют одну группу сцепления; гены в хромосомах расположены линейно; между гомологичными хромосомами в мейозе может происходить кроссинговер, частота которого пропо … Термины и определения, используемые в селекции, генетике и воспроизводстве сельскохозяйственных животных
законы Моргана — Ряд закономерностей наследования, иногда объединяемых в общую группу З.М.: вхождение генов в хромосомы, представляющие собой группы сцепления, линейное расположение генов в хромосомах и наличие между гомологичными хромосомами мейотической… … Справочник технического переводчика
Законы Хаммурапи — Свод законов Хаммурапи (или Кодекс Хаммурапи), созданный приблизительно в 1780 г. до н. э., является одним из древнейших законодательных памятников. Найден археологической экспедицией Жака де Моргана в ходе раскопок в 1901 1902 годах в Сузах… … Википедия
Законы Хамураппи — Свод законов Хаммурапи (или Кодекс Хаммурапи), созданный приблизительно в 1780 г. до н. э., является одним из древнейших законодательных памятников. Найден археологической экспедицией Жака де Моргана в ходе раскопок в 1901 1902 годах в Сузах… … Википедия
Законы царя Хамураппи — Свод законов Хаммурапи (или Кодекс Хаммурапи), созданный приблизительно в 1780 г. до н. э., является одним из древнейших законодательных памятников. Найден археологической экспедицией Жака де Моргана в ходе раскопок в 1901 1902 годах в Сузах… … Википедия
законы Моргана — Morgan rules законы Моргана. Pяд закономерностей наследования, иногда объединяемых в общую группу З.М.: вхождение генов в хромосомы, представляющие собой группы сцепления, линейное расположение генов в хромосомах и наличие между гомологичными… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
Логические формулы де Моргана
Краткая историческая справка
Огастес, или же Август де Морган жил в середине XIX века в Шотландии. Он был первым президентом Лондонского математического общества, но прославился в основном благодаря своим работам в сфере логики.
Ему принадлежит множество научных трудов. Среди них работы по теме пропозиционной логики и логики классов. А также, разумеется, формулирование всемирно известной формулы де Моргана, названной в его честь. В дополнение ко всему этому Август де Морган написал множество статей и книг, в том числе «Логика – это ничто», которую, к сожалению, так и не перевели на русский язык.
Суть логической науки
В самом начале необходимо разобраться в том, как построены и на чем основаны логические формулы. Лишь потом можно переходить к изучению одного из самых известных постулатов. В наиболее простых формулах существует две переменные, а между ними ряд знаков. В отличие от того, что знакомо и привычно для среднестатистического человека по математическим и физическим задачам, в логике переменные чаще всего имеют буквенное, а не численное обозначение и представляют собой какое-либо событие. Например, переменная «a» может означать «завтра грянет гром» или «девушка говорит неправду», а под переменной «b» будут иметь в виду, что «завтра будет солнечно» или «парень говорит правду».
В пример можно привести одну из самых простых логических формул. Переменная «a» означает то, что «девушка говорит неправду», а под переменной «b» имеется в виду, что «парень говорит правду».
А вот и сама формула: a = b. Она означает, что тот факт, что девушка говорит неправду равносилен тому, что парень говорит правду. Можно сказать, что она говорит неправду только в том случае, если он говорит правду.
Суть формул де Моргана
На самом деле все довольно очевидно. Формула закона де Моргана записывается вот так:
Не (а и b) = (не а) или (не b)
Если переводить эту формулу на слова, то отсутствие и «a», и «b» означает либо отсутствие «a», либо отсутствие «b». Если говорить на более простом языке, то если нет и «a», и «b», значит нет «a» или нет «b».
Вторая формула выглядит уже несколько по-другому, хотя суть в общих чертах остается такой же.
(Не а) или (не b) = Не (а и b)
Отрицание конъюнкции равно дизъюнкции отрицаний.
Конъюнкция – это операция, которую в сфере логики связывают с союзом «и».
Дизъюнкция – это операция, которую в сфере логики связывают с союзом «или». Например, «или одно, или второе, или оба сразу».
Простейшие примеры из жизни
В качестве примера можно привести вот какую ситуацию: нельзя сказать, что изучение математики и бессмысленно, и глупо только в том случае, если изучение математики не является бессмысленным или оно не является глупым.
Еще одним примером можно посчитать следующее утверждение: нельзя заявить, что завтра будет тепло и солнечно только в том случае, если завтра будет не тепло или завтра будет не солнечно.
Нельзя сказать, что учащийся знаком с физикой и химией в том случае, если он не знает физики или не знает химии.
Нельзя заявить, что мужчина говорит правду и женщина говорит ложь только в том случае, если мужчина не говорит правду или если женщина не говорит ложь.
Зачем было искать доказательства и формулировать законы?
Формула де Моргана в логике открыла новую эпоху. Стали возможны новые варианты вычисления логических задач.
Без формулы де Моргана уже стало невозможно обойтись в таких областях науки, как физика или химия. Существует также вид техники, специализирующийся на работе с электричеством. Там также в некоторых случаях ученые используют законы де Моргана. И в информатике формулы де Моргана успели сыграть свою немаловажную роль. Область математики, которая отвечает за взаимосвязь с логическими науками и постулатами, также практически полностью основывается на этих законах.
И напоследок
Без логики невозможно представить себе человеческое общество. На ней основывается большинство современных технических наук. А формулы де Моргана неоспоримо являются неотъемлемой частью логики.
Законы де моргана для множеств
Что такое творческие кладовые по дискретной математике
портала «Русский след»?
Поэзия всей сути чисел
Сравнима с россыпью светил,
Прекрасна как алмазный бисер
Родоначальница мерил. (Ю.Н. Пиллигримов)
4. Законы де Моргана
З аконы двойственности или , другими словами, закон ы Де – Моргана , открытые шотландским
логиком Огаснесом де Морганом в девятнадцатом веке нашли широко применение в исчислении
высказываний, в теории множеств, в теории автоматов, в теории алгоритмов и других областях науки
и техники. Они относятся к одним из широко применяемых инструментов при оптимизации
алгоритмов, систем автоматики, при проектировании радиорелейных системах и в других
практических применениях.
Первый закон де Моргана гласит: «Отрицание конъюнкции высказываний равнозначно
дизъюнкции отрицаний этих высказываний», что выражается следующей формулой:
≡ `A ú`B ; Здесь знак ù обозначает союз «и», символизирует операцию «конъюнкция», а знак ú обозначает союз «или», символизирует знак «дизъюнкция», черта сверху буквы — знак отрицание, знак ≡ означает равнозначность.
Конъюнкция или, иными словами, логическое умножение это операция математической логики,, соединяющая два и более высказываний. при помощи союза, сходного с союзом «и», в новое сложное высказывание, которое истинно тогда и только тогда, когда каждое из исходных высказываний истинно., и ложно тогда, когда по крайней мере одно из исходных высказываний ложно.
Если истинное высказывание обозначить цифрой 1, а ложное цифрой 0, то таблица истинного значения конъюнкции будет выглядеть так:
А В А ù В
Если сравнить конъюнкцию (логическое умножение) с арифметическим умножением, то результат произведения АВ сходен с результатом в арифметике 1 х 1 = 1. 1 х 0 = 0, 0 х 1 = 0, 0 х 0 = 0. Общее отрицание конъюнкции, которое обозначается чертой сверху
свидетельствует о том, что имеет место одно из трёх сочетаний в вышеприведённой таблицы, где фигурирует хоть один 0.
Если конъюнкцию отрицать, а отрицание обозначается чертой сверху, то в результате мы получим следующее преобразование: (
) ≡ ( `A ú`B ), где знак ú означает слово «или», черта сверху формулы — отрицание всей формулы, черта над `A — отрицание А, то есть, не-А, `B — не-В . Это преобразование и есть, в сущности, первый закон де Моргана , который доказывается методом рассуждений на базе принятой аксиоматике в исчислении высказываний. А, именно, «какое бы конкретное содержание не вкладывалось в А, всегда А и отрицание `A (не-А), вместе не могут быть истинными. Это положение называется логическим законом противоречия, который формулируется так: » не могут быть одновременно истинными два противоречащих высказывания об одном и том же предмете в одно и тоже время и одном и том же отношении». Гильберт и Аккерман при доказательстве 1-ой теоремы де Моргана, так это поясняют: Если А означает утверждение » треугольник ∆ прямоугольный», а В — » треугольник ∆ равнобедренный», конъюнкции А ù В, тогда соответствует высказывание » треугольник ∆ прямоугольный и треугольник ∆ равнобедренный», а этого не может быть, Отрицание этого является утверждение «треугольник ∆ не прямоугольный или треугольник ∆ не равнобедренный», а это высказывание и выражается формулой ` ( A ú`B ). Откуда следует справедливость первой теоремы де Моргана.
Графически конъюнкцию можно представить двумя наложенными областями, г де элементы в о второй области принадлежат и множеству А и множеству В. Отрицание принадлежности элементов в этой области, возможно тогда и только тогда, когда этих элементов нет или в области А, или в области В, или в обеих областях одновременно, что записывается `A ú`B .
В торой закон де Моргана,
= `A ù `B говорит, что отрицание дизъюнкции равнозначно конъюнкции отрицаний этих высказываний.
Доказательство 2-го закона де Моргана () может быть таким :
Пусть x î , т огда из утверждения x î U (где U — универсальное множество) и x ï A ú B
следует
x ï A и x ï B
x î`A и х î `B
х î `A ù `B
í `A ù `B ;
Пусть x î `A ù `B , тогда х î `A и х î `B
x î U и ï A и x ï B
x ï А ú В, то есть
x î
![]()
`A ù `B í
.
В силу справедливости того и другого справедливо и доказываемое утверждение.
Нечеткие и случайные множества
В главе 8 рассматривались такие виды объектов нечисловой природы, как нечеткие и случайные множества. Цель настоящего приложения — глубже изучить свойства нечетких множеств и показать, что теория нечетких множеств в определенном смысле сводится к теории случайных множеств. Для достижения поставленной цели формулируется и доказывается цепь теорем.
В дальнейшем считается, что все рассматриваемые нечеткие множества являются подмножествами одного и того же множества Y.
П2-1. Законы де Моргана для нечетких множеств
Как известно, законами же Моргана называются следующие тождества алгебры множеств
(1)
Теорема 1. Для нечетких множеств справедливы тождества
(2)
(3)
Доказательство теоремы 1 состоит в непосредственной проверке справедливости соотношений (2) и (3) путем вычисления значений функций принадлежности участвующих в этих соотношениях нечетких множеств на основе определений, данных в главе 8.
Тождества (2) и (3) назовем законами де Моргана для нечетких множеств. В отличие от классического случая соотношений (1), они состоят из четырех тождеств, одна пара которых относится к операциям объединения и пересечения, а вторая — к операциям произведения и суммы. Как и соотношение (1) в алгебре множеств, законы де Моргана в алгебре нечетких множеств позволяют преобразовывать выражения и формулы, в состав которых входят операции отрицания.
П2-2. Дистрибутивный закон для нечетких множеств
Некоторые свойства операций над множествами не выполнены для нечетких множеств. Так,
за исключением случая, когдаА — «четкое» множество (т.е. функция принадлежности принимает только значения 0 и 1).
Верен ли дистрибутивный закон для нечетких множеств? В литературе иногда расплывчато утверждается, что «не всегда». Внесем полную ясность.
Теорема 2. Для любых нечетких множеств А, В и С
(4)
В то же время равенство
(5)
справедливо тогда и только тогда, когда при всех
Доказательство. Фиксируем произвольный элемент
. Для сокращения записи обозначим
Для доказательства тождества (4) необходимо показать, что
(6)
Рассмотрим различные упорядочения трех чисел a, b, c. Пусть сначала
Тогда левая часть соотношения (6) есть
а правая
т.е. равенство (6) справедливо.
Пусть
Тогда в соотношении (6) слева стоит
а справа
т.е. соотношение (6) опять является равенством.
Если
то в соотношении (6) слева стоит
а справа
т.е. обе части снова совпадают.
Три остальные упорядочения чисел a, b, c разбирать нет необходимости, поскольку в соотношение (6) числа b и c входят симметрично. Тождество (4) доказано.
Второе утверждение теоремы 2 вытекает из того, что в соответствии с определениями операций над нечеткими множествами (см. главу
Эти два выражения совпадают тогда и только тогда, когда, когда
что и требовалось доказать.
Определение 1. Носителем нечеткого множества А называется совокупность всех точек
, для которых
Следствие теоремы 2. Если носители нечетких множеств В и С совпадают с У, то равенство (5) имеет место тогда и только тогда, когда А — «четкое» (т.е. обычное, классическое, не нечеткое) множество.
Доказательство. По условию
при всех
. Тогда из теоремы 2 следует, что
т.е.
или
, что и означает, чтоА — четкое множество.