7, Diskreta strukturer

Relevanta dokument
7, Diskreta strukturer

8. Naturlig härledning och predikatlogik

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

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

9. Predikatlogik och mängdlära

MATEMATIKENS SPRÅK. Avsnitt 1

DD1350 Logik för dataloger. Fö 2 Satslogik och Naturlig deduktion

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

Lite om bevis i matematiken

MA2047 Algebra och diskret matematik

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.

Diskreta strukturer. 1 Introduktion. 1.1 Konventioner

Semantik och pragmatik (Serie 3)

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

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

Formell logik Kapitel 3 och 4. Robin Stenwall Lunds universitet

Semantik och pragmatik

Övningshäfte 1: Logik och matematikens språk

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

Formell logik Kapitel 5 och 6. Robin Stenwall Lunds universitet

10. Mängder och språk

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

Formell logik Kapitel 7 och 8. Robin Stenwall Lunds universitet

Föreläsningsanteckningar och övningar till logik mängdlära

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

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

2 Matematisk grammatik

ANDREAS REJBRAND NV3ANV Matematik Matematiskt språk

Grundläggande logik och modellteori

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

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

Semantik och pragmatik (Serie 4)

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

Logik och kontrollstrukturer

Varför är logik viktig för datavetare?

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

Grundläggande logik och modellteori

Föreläsning 5. Deduktion

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

En introduktion till logik

Grundläggande logik och modellteori (5DV102)

Föreläsning 6. pseudokod problemlösning logik algoritmer

Grundläggande logik och modellteori

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

INDUKTION OCH DEDUKTION

Kap. 7 Logik och boolesk algebra

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

Induktion, mängder och bevis för Introduktionskursen på I

Logik. Dr. Johan Hagelbäck.

Grundläggande logik och modellteori (5DV102)

Om semantisk följd och bevis

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

DD1350 Logik för dataloger. Vad är logik?

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

FÖRELÄSNING 8 ANDERS MÄRAK LEFFLER IDA/HCS

LMA033/LMA515. Fredrik Lindgren. 4 september 2013

KRITISKT TÄNKANDE I VÄRDEFRÅGOR. 8: Repetition

Svar till vissa uppgifter från första veckan.

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

729G06 Logik FÖRELÄSNING 1 ANDERS MÄRAK LEFFLER IDA/HCS

Semantik och pragmatik

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

DD1350 Logik för dataloger. Fö 7 Predikatlogikens semantik

Logik: sanning, konsekvens, bevis

12. Relationer och funktioner

FÖRELÄSNING 3 ANDERS MÄRAK LEFFLER IDA/HCS

Grundläggande logik och modellteori

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

Mängdlära. Kapitel Mängder

Kompletteringsmaterial. K2 Något om modeller, kompakthetssatsen

Formell logik Kapitel 1 och 2. Robin Stenwall Lunds universitet

EDA Digital och Datorteknik 2009/2010

KRITISKT TÄNKANDE I VÄRDEFRÅGOR. 8: Repetition

1 Suddig logik och gitter

Formell logik Kapitel 9. Robin Stenwall Lunds universitet

K2 Något om modeller, kompakthetssatsen

Föreläsningsanteckningar och övningar till logik mängdlära Boolesk algebra

. Om man började diskutera alla dessa tänkbara tolkningar innan man införde funktionsbegreppet så skulle det nog balbla Ett av huvudsyftena är att

Anteckningar i. Inledande Matematik

Logik. Boolesk algebra. Logik. Operationer. Boolesk algebra

F. Drewes Datavetenskapens grunder, VT02. Lite logik

Jesper Carlström 2008 (reviderad 2009)

Logik och modaliteter

Logik I. Åsa Hirvonen Helsingfors universitet. Våren 2013

FTEA12:2 Filosofisk Metod. Grundläggande argumentationsanalys II

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

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

EDA Digital och Datorteknik 2010/2011

Lösningar till udda övningsuppgifter

12. Relationer och funktioner

Algoritmer, datastrukturer och komplexitet

7. FORMELL SATSLOGIK (SL)

När du läser en definition bör du kontrollera att den är vettig, och försöka få en idé om vad den egentligen betyder. Betrakta följande exempel.

Föreläsning 1, Differentialkalkyl M0029M, Lp

DD1350 Logik för dataloger

Logik och bevisteknik lite extra teori

Tentamen i TDDC75 Diskreta strukturer , lösningsförslag

Semantik och pragmatik

Filosofisk logik Kapitel 19. Robin Stenwall Lunds universitet

Svar och lösningar, Modul 1.

Transkript:

Objektorienterad modellering och diskreta strukturer 7, Diskreta strukturer Sven Gestegård Robertz Datavetenskap, LTH 2013

1 Inledning 2 Satslogik Inledning Satslogiska uttryck Resonemang och härledningar Inledning 7, Diskreta strukturer 3/38

Modeller Matematiska modeller Kontinuerliga modeller Kontinuerliga funktioner Derivator, integraler Dierentialekvationer Diskreta modeller Program-modeller Mängder, relationer, funktioner Träd, grafer Språk, automater Logik Datastrukturer Objektorienterade modeller Inledning 7, Diskreta strukturer 4/38

Diskret matematik på några D-program Åk KTH CTH LiTH LTH 1 L 6 hp DM+L 7,5 hp DM 6 hp 2 DM 8 hp DM 3 hp L 6 hp DM+L 3 hp DM L diskret matematik logik Högskoleingenjörsprogrammet i Helsingborg har 4 poäng diskret matematik och logik. Inledning 7, Diskreta strukturer 5/38

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 6/38

Symbolen = π = 3.141592653589793238462643383279502884197169399 f(x) = x + 1 x 2 = 1 1 + 1 = 2 1 + 1 = 3 x = x + 1 Inledning 7, Diskreta strukturer 7/38

Symbolen f(x) x + 1 f x x + 1 f λx. x + 1 Inledning 7, Diskreta strukturer 8/38

1 Inledning 2 Satslogik Inledning Satslogiska uttryck Resonemang och härledningar Satslogik 7, Diskreta strukturer 9/38

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 10/38

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 11/38

Satslogik p, q,... variabler och eller inte, om... så, implicerar ekvivalent Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 12/38

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 13/38

Elektriska kretsar Seriekoppling: Paralellkoppling: Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 14/38

... och mängdlära B B B A A A A B A B B A Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 15/38

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 16/38

Grundläggande begrepp satslogik premisser slutsatser satslogiska uttryck satsvariabler sanningsvärden, 1, 0, (T, F ), (, ) sanning, falskhet operatorer (konnektiv),,,,, Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 17/38

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 18/38

Sanningstabeller P P 0 1 1 0 P Q P Q P Q P Q P Q 0 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 Satslogik : Satslogiska uttryck 7, Diskreta strukturer 19/38

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 20/38

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 21/38

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 22/38

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 23/38

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 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 24/38

,, 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 25/38

Aktivitet Skriv om med alla parenteser: p q r s t u = ((((p q) r) ( s t)) u) p q r s = (( p q) (r s)) Tag bort alla onödiga parenteser: (p ( q ((r s) (t u)))) = p q (r s t u) Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 26/38

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 0 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 27/38

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 28/38

Aktivitet Visa att p p q och q p p inte är ekvivalenta. P Q P Q P P Q Q P P 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 29/38

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 30/38

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 = 0, q = 1, r = 0 (p q) r (p r) (q r) 0 0 1 0 1 0 0 Samt de två fallen då p = 1 och q = 0 Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 31/38

Aktivitet När gäller det att (p q) r och p (q r) är olika? För p = q = r = 0 och p = 0, q = 1, r = 0 Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 32/38

Inferensregler för P P Q [ E (modus ponens, MP )] Q P Q Q [modus tollens (MT )] P Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 33/38

Instanser av inferensregler för p p q [ E ] q (p q) (p q) p [ E ] p Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 34/38

Inferensregler för P Q [ E1 ] P P Q [ E2 ] Q P Q [ I ] P Q Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 35/38

Härledningar med p q [ E2 ] q q p p q [ E1 ] p [ I ] p q p q p q p q q p p q q p q p Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 36/38

Aktivitet Gör en härledning som visar att {(p q) r} p (q r). 1 (p q) r P 2 (p q) E, 1 3 p E, 2 4 q E, 2 5 r E, 1 6 (q r) I, 4, 5 7 p (q r) I, 3, 6 Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 37/38

Som bevisträd (p q) r [ E ] (p q) r p q (p q) r [ E ] [ E ] [ E ] p q q r [ E ] [ I ] p (q r) [ I ] p (q r) Satslogik : Resonemang och härledningar 7, Diskreta strukturer 38/38