7, Diskreta strukturer



Relevanta dokument
7, Diskreta strukturer

8. Naturlig härledning och predikatlogik

Semantik och pragmatik

Utsagor (Propositioner) sammansatta utsagor sanningstabeller logisk ekvivalens predikat (öppna utsagor) kvantifierare Section

MATEMATIKENS SPRÅK. Syftet med denna övning är att med hjälp av logik lära oss att uttrycka matematik mer exakt,

9. Predikatlogik och mängdlära

Sanningsvärdet av ett sammansatt påstående (sats, utsaga) beror av bindeord och sanningsvärden för ingående påståenden.

Grundläggande logik och modellteori (5DV102)

DD1350 Logik för dataloger. Fö 2 Satslogik och Naturlig deduktion

Semantik och pragmatik (Serie 3)

MATEMATIKENS SPRÅK. Avsnitt 1

Semantik och pragmatik (Serie 4)

p /\ q r DD1350 Logik för dataloger Kort repetition Fö 3 Satslogikens semantik

MA2047 Algebra och diskret matematik

Flera kvantifierare Bevis Direkt bevis Motsägelse bevis Kontrapositivt bevis Fall bevis Induktionsprincipen. x y (x > 0) (y > 0) xy > 0 Domän D = R

Formell logik Kapitel 5 och 6. Robin Stenwall Lunds universitet

MATEMATIKENS SPRÅK. Syftet med denna övning är att med hjälp av logik lära oss att uttrycka matematik mer exakt, lära oss

Vad är det? Översikt. Innehåll. Vi behöver modeller!!! Kontinuerlig/diskret. Varför modeller??? Exempel. Statiska system

D. x 2 + y 2 ; E. Stockholm ligger i Sverige; F. Månen är en gul ost; G. 3 2 = 6; H. x 2 + y 2 = r 2.

Kap. 7 Logik och boolesk algebra

Diskreta strukturer. 1 Introduktion. 1.1 Konventioner

Avslutning. Vad? Hur? Anmärkningar inför tentan 2. Vad ska ni kunna?

Övningshäfte 1: Logik och matematikens språk

10. Mängder och språk

Diskret matematik: Övningstentamen 4

Formell logik Kapitel 3 och 4. Robin Stenwall Lunds universitet

Satslogik grundläggande definitioner 3. Satslogik. Uppgift 1. Satslogikens syntax (välformade formler) Satslogikens semantik (tolkningar)

Grundläggande logik och modellteori

Semantik och pragmatik

Logisk semantik I. 1 Lite om satslogik. 1.1 Konjunktioner i grammatisk bemärkelse. 1.2 Sant och falskt. 1.3 Satssymboler. 1.

Lite om bevis i matematiken

Varför är logik viktig för datavetare?

Logik och kontrollstrukturer

FÖRELÄSNING 8 ANDERS MÄRAK LEFFLER IDA/HCS

Tommy Färnqvist, IDA, Linköpings universitet. 1 Kursadministration 1. 2 Introduktion Varför logik? Satslogik... 2

Formell logik Kapitel 7 och 8. Robin Stenwall Lunds universitet

Föreläsningsanteckningar och övningar till logik mängdlära

Grundläggande logik och modellteori

MA 11. Hur starkt de binder. 2 Reella tal 3 Slutledning 4 Logik 5 Mängdlära 6-7 Talteori 8 Diofantiska ekvationer 9 Fördjupning och kryptografi

2 Matematisk grammatik

En introduktion till logik

Grundläggande logik och modellteori

DD1350 Logik för dataloger. Vad är logik?

Grundläggande logik och modellteori (5DV102)

Tommy Färnqvist, IDA, Linköpings universitet. 2 Strukturer Domäner Tolkningar... 3

K3 Om andra ordningens predikatlogik

Abstrakt algebra för gymnasister

Sats. Om t är en rätvinklig triangel så är summan av kvadraterna på kateterna i t lika med kvadraten på hypotenusan.

Diskret matematik. Gunnar Bergström

Objektorienterad modellering och diskreta strukturer. 13. Problem. Sven Gestegård Robertz. Datavetenskap, LTH

Datorlingvistisk grammatik I Institutionen för lingvistik och filologi Oktober 2007 Mats Dahllöf

DD1350 Logik för dataloger. Fö 7 Predikatlogikens semantik

ANDREAS REJBRAND Matematik Numeriska serier. Andreas Rejbrand, april /29

Logik. Dr. Johan Hagelbäck.

Kimmo Eriksson 12 december Att losa uppgifter av karaktaren \Bevisa att..." uppfattas av manga studenter

729G06 Logik FÖRELÄSNING 1 ANDERS MÄRAK LEFFLER IDA/HCS

Föreläsning 5. Deduktion

Logik. Boolesk algebra. Logik. Operationer. Boolesk algebra

Filosofisk Logik (FTEA21:4) föreläsningsanteckningar/kompendium. v. 2.0, den 29/ III. Metalogik 17-19

Den matematiska analysens grunder

Explorativ övning 11 GEOMETRI

INDUKTION OCH DEDUKTION

ANDREAS REJBRAND NV3ANV Matematik Matematiskt språk

Föreläsning 6. pseudokod problemlösning logik algoritmer

KRITISKT TÄNKANDE I VÄRDEFRÅGOR. 8: Repetition

Vad är semantik? LITE OM SEMANTIK I DATORLINGVISTIKEN. Språkteknologi semantik. Frågesbesvarande

Avslutning. Vad? Hur? Anmärkningar inför tentan 2. Vad ska kunnas?

Tentamen i TTIT07 Diskreta Strukturer

Utveckling av undervisningen i matematik och datateknik i gymnasiet

FTEA12:2 Filosofisk Metod. Grundläggande argumentationsanalys II

Matematik F Ett försök till kursmaterial

12. Relationer och funktioner

Föreläsning 8: Intro till Komplexitetsteori

Induktion, mängder och bevis för Introduktionskursen på I

Logik för datavetare DVK:Log Tisdagen 28 oktober Institutionen för dataoch systemvetenskap David Sundgren

Viktiga frågor att ställa när ett argument ska analyseras och sedan värderas:

12. Relationer och funktioner

INDUKTION OCH DEDUKTION

A B A B A B S S S S S F F S F S F S F F F F

1 Suddig logik och gitter

Om semantisk följd och bevis

Matematik med lite logik

Föreläsningsanteckningar och övningar till logik mängdlära Boolesk algebra

EDA Digital och Datorteknik 2009/2010

I kursen i endimensionell analys är mängden av reella tal (eng. real number), R, fundamental.

FÖRELÄSNING 3 ANDERS MÄRAK LEFFLER IDA/HCS

Digital- och datorteknik

MATEMATIK. Ämnets syfte

Jesper Carlström 2008 (reviderad 2009)

Bonusmaterial till Lära och undervisa matematik från förskoleklass till åk 6. Ledning för att lösa problemen i Övningar för kapitel 5, sid

KRITISKT TÄNKANDE I VÄRDEFRÅGOR. 8: Repetition

MATEMATIK. Ämnets syfte

LMA033/LMA515. Fredrik Lindgren. 4 september 2013

formler Centralt innehåll

F. Drewes Datavetenskapens grunder, VT02. Lite logik

Semantik och logik. Semantik: Föreläsning 3 Lingvistik: 729G08 HT 2012 IKK, Linköpings universitet

Lösningar för tenta i TMV200 Diskret matematik kl. 14:00 18:00

9. Beräkna volymen av det område som begränsas av planet z = 1 och paraboloiden z = 5 x 2 y 2.

T1-modulen Lektionerna Radioamatörkurs OH6AG OH6AG. Bearbetning och översättning: Thomas Anderssén, OH6NT Heikki Lahtivirta, OH2LH

EDA Digital och Datorteknik 2010/2011

Transkript:

Objektorienterad modellering och diskreta strukturer 7, Diskreta strukturer Sven Gestegård Robertz Datavetenskap, LTH 2015

Modeller Matematiska modeller Kontinuerliga modeller Kontinuerliga funktioner Derivator, integraler Dierentialekvationer Diskreta modeller Program-modeller Mängder, relationer, funktioner Träd, grafer Språk, automater Logik Funktioner Datastrukturer Objektorienterade modeller Inledning 7, Diskreta strukturer 2/37

Diskreta strukturer Logik logiska uttryck och resonemang Mängder, funktioner och relationer Formella språk, reguljära uttryck och grammatiker Turingmaskiner och frågan om P = NP Inledning 7, Diskreta strukturer 3/37

Symbolen = π = 3.141592653589793238462643383279502884197169399 f(x) = x + 1 x 2 = 1 1 + 1 = 2 1 + 1 = 3 x = x + 1 Inledning 7, Diskreta strukturer 4/37

Symbolen = π = 3.141592653589793238462643383279502884197169399 f(x) = x + 1 NB! denierar f, inte x f = x x + 1 f = λx. x + 1 Inledning 7, Diskreta strukturer 5/37

Satslogik Mål: Efter att ha studerat detta kapitel och arbetat med övningar och programmeringsuppgifter skall du kunna 1 översätta påståenden i naturligt språk till satslogisk notation. 2 konstruera enkla bevis med naturlig härledning 3 avgöra om ett komplicerat bevis är korrekt konstruerat 4 analysera ett uttryck när regler för precedens och associativitet är givna. Satslogik : Inledning 7, Diskreta strukturer 6/37

Satslogik Att använda logiska uttryck (jfr Boolesk algebra) för att modellera logiska resonemang. Att beskriva hur man drar slutsatser från en mängd premisser. Uttryck består av påståenden, som kan vara sanna eller falska, och operatorer. Satslogiken behandlar bara påståendena som sådana, vi kommer sen att utöka detta till predikatlogik, med större uttryckskraft. Satslogik : Inledning 7, Diskreta strukturer 7/37

Översätt från naturligt språk till satslogiskt uttryck Identiera påståenden och ge dem namn (satsvariabler) Identiera operatorer (konnektiv) Satslogik : Inledning 7, Diskreta strukturer 8/37

Exempel: EM i fotboll 2008 Om Sverige vinner över eller spelar oavgjort mot Ryssland så går Sverige till kvartsnal. Detta är en sammansättning av tre stycken påståenden. Det blir tydligare med formuleringen Om Sverige vinner över Ryssland eller om Sverige spelar oavgjort mot Ryssland så går Sverige till kvartsnal. p q r Sverige vinner över Ryssland Sverige spelar oavgjort mot Ryssland Sverige går till kvartsnal Om p eller q, så r. Detta kan skrivas som (p q) r Satslogik : Inledning 7, Diskreta strukturer 9/37

Satslogik p, q,... variabler och eller inte, om... så, implicerar ekvivalent Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 10/37

Satslogiska uttryck P, Q,... står för godtyckliga satslogiska uttryck. p, q,... variabler (P Q) och, konjunktion (P Q) eller, disjunktion P inte, negation (P Q) om... så, implikation (P Q) ekvivalens Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 11/37

Elektriska kretsar Seriekoppling: Paralellkoppling: Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 12/37

... och mängdlära B B B A A A A B A B B A Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 13/37

Aktivitet Om Sverige vinner mot Ryssland så får Sverige möta Holland i kvartsnalen och om Sverige förlorar så får Ryssland möta Holland. p q r s Sverige vinner över Ryssland Sverige förlorar mot Ryssland Sverige möter Holland i kvartsnalen Ryssland möter Holland i kvartsnalen (p r) (q s) Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 14/37

Grundläggande begrepp satslogik premisser slutsatser satslogiska uttryck satsvariabler sanningsvärden, T, F, (1, 0), (, ) sanning, falskhet operatorer (konnektiv),,,,, Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 15/37

Exempel på uttryck p q p (p q) (p q) (p q) (p q) ( p p) (p q) p (p (p q)) ( p (p q)) Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 16/37

Sanningstabeller P P F T T F P Q P Q P Q P Q P Q F F F F T T T F F T F F F T F T T F T T T T T T Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 17/37

Resonemang och härledningar Satser och bevis Logisk implikation Direkt härledning Indirekt härledning Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 18/37

En primtalssats Två tal är primtalstvillingar om båda är primtal och skillnaden mellan dem är 2. Låt P = det nns oändligt många primtalstvillingar Q = det nns oändligt många primtal Sats P Q Är P sann? Det vet ingen. P skulle kunna vara falsk. Är Q sann? Ja, det bevisade Euklides för 2300 år sedan. Är satsen sann, dvs är det en sats? Ja, det skall vi strax bevisa. Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 19/37

En primtalssats Direkt bevis Låt P = det nns oändligt många primtalstvillingar Q = det nns oändligt många primtal Sats P Q Bevis. Antag att det nns oändligt många primtalstvillingar. Alla par har olika första komponent. Alla förstakomponenter är primtal. Alltså nns det oändligt många primtal. Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 20/37

Det nns oändligt många primtal Motsägelsebevis (Indirekt bevis, reductio ad absurdum). Jag har lånat och översatt Euklides bild från hans presentation på en vetenskaplig konferens i Alexandria 280 f. Kr. Sats Det nns oändligt många primtal. Bevis. 1 Antag att det ej nns oändligt många primtal. 2 Då nns det ett största primtal. Kalla det p. 3 Låt q vara produkten av de första p talen, q = p!. 4 Då är q + 1 inte delbart med något av dem. 5 Alltså är q + 1 också ett primtal och större än p. 6 Men (5) motsäger (2). Alltså måste (1) vara falskt. Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 21/37

En primtalssats till P = det nns ändligt många primtalstvillingar Q = det nns ett största primtalstvillingpar Sats P Q Är P sann? Förmodligen inte Är Q sann? Om inte P så inte Q Är satsen sann, dvs är det en sats? Ja: en ändlig mängd har ett största element. Det är alltså så at både premiss och slutsats kan vara falska i en sats som vi kan bevisa. Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 22/37

När är P Q sann? När är P Q sann? P är sann och Q är sann P är falsk och Q är sann P är falsk och Q är falsk Det är bara fallet P är sann och Q är falsk som inte kan förekomma. Detta motiverar Denition P Q P Q T T T F T T F F T T F F Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 23/37

,, eller När man använder i matematiken, P Q, så nns det alltid en orsaksrelation mellan P och Q. I satslogiken skriver vi P Q och det behöver inte nnas någon relation alls mellan P och Q. P och Q innehåller variabler som kan anta sanningsvärden, men vi bortser helt från vad variablerna står för. I satslogiska härledningar använder vi för logisk konsekvens (eller sekvent). När en mängd premisser P 1, P 2,..., P n leder till slutsatsen Q skrivs det {P 1, P 2,..., P n } Q. Tecknet kan utläsas alltså. Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 24/37

Tautologier Ett påstående som är sant för alla värden av ingående variabler kallas en tautologi. T ex p p. P är en tautologi skrivs ibland P Motsatsen till tautologi är motsägelse T ex p p. Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 25/37

Aktivitet Det är inte uppenbart att R = ( p q) (( p q) p) är en tautologi, men en sanningstabell verierar att så är fallet. p q p q p q p q ( p q) p R F F T T T F T T F T T F F T F T T F F T T T T T T T F F T T T T Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 26/37

Sats (Kommutativitet) P Q Q P P Q Q P Sats (Associativitet) (P Q) R P (Q R) (P Q) R P (Q R) Sats (Dubbel negation) P P Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 27/37

Aktivitet Visa att p p q och p q p inte är ekvivalenta. p q p q p p q p q p F F F T T F T F T T T F F F T T T T T T Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 28/37

Sats (Distributivitet) P (Q R) P (Q R) (P Q) (P R) (P Q) (P R) Sats (de Morgans lagar) (P Q) (P Q) P Q P Q Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 29/37

Aktivitet Vilka uttryck är tautologier? p (q r) (p q) (p r) Ja (p q) r (p r) (q r) Nej Om inte, ge motexempel. p = F, q = T, r = F (p q) r (p r) (q r) F F T F T F F Samt de två fallen då p = T och q = F Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 30/37

Aktivitet När gäller det att (p q) r och p (q r) är olika? För p = q = r = F och p = F, q = T, r = F Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 31/37

Naturlig härledning, inferensregler En logisk härleding är att givet en mängd förutsättningar med hjälp av inferensregler härleda en slutsats För varje operator (konnektiv) nns regler som introducerar eliminerar Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 32/37

Inferensregler för P Q P [ E (modus ponens, MP )] Q P Q Q [modus tollens (MT )] P Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 33/37

Instanser av inferensregler för p p q [ E ] q (p q) (p q) r [ E ] r Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 34/37

Inferensregler för P Q [ E1 ] P P Q [ E2 ] Q P Q [ I ] P Q Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 35/37

Härledningar med Bevis av kommutativa lagen: P Q Q P p q [ E2 ] q q p p q [ E1 ] p [ I ] p q p q p p q q Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 36/37

Sammanfattning Satslogik begrepp sanningstabeller räknelagar Naturlig härledning direkt bevis indirekt bevis (mostägelsebevis) inferensregler Nästa föreläsning Mer om naturlig härledning och inferensregler Satslogikens begränsningar, predikatlogik Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 37/37