Логическая связка

редактировать
Диаграмма Хассе логических связок.

В логике - логическая связка (также называемый логическим оператором, сентенциальной связкой или сентенциальным оператором ) - это символ или слово используется для соединения двух или более предложений (либо формального, либо естественного языка ) грамматически правильным способом, например что ценность составного предложения зависит только от значения исходных предложений и от значения связки.

Наиболее распространенными логическими связками являются двоичные связки (также называемые диадическими связками ), которые соединяют два предложения и которые можно рассматривать как операнды функции. Другая распространенная логическая связка, отрицание, считается унарной связкой .

Логические связки, наряду с квантификаторами, являются двумя основными типами из логических констант, используемых в формальных системах (таких как логика высказываний и логика предикатов ). Семантика логической связки часто (но не всегда) представляется как функция истинности.

Логическая связка похожа, но не эквивалентна синтаксису, обычно используемому в языках программирования, называемому условным оператором.

Содержание

  • 1 На языке
    • 1.1 Естественный язык
    • 1.2 Формальные языки
  • 2 Общие логические связки
    • 2.1 Список общих логических связок
    • 2.2 История обозначений
    • 2.3 Избыточность
  • 3 Свойства
  • 4 Порядок приоритета
  • 5 Информатика
  • 6 См. Также
  • 7 Примечания
  • 8 Ссылки
  • 9 Дополнительная литература
  • 10 Внешние ссылки

На языке

Естественный язык

В грамматике естественных языков два предложения могут быть соединены грамматическим союзом с образованием грамматически составного предложения. Некоторые, но не все, такие грамматические союзы функционируют истины. Например, рассмотрим следующие предложения:

  1. Джек поднялся на холм.
  2. Джилл поднялась на холм.
  3. Джек поднялся на холм, а Джилл поднялась на холм.
  4. Джек поднялся на холм, а Джилл поднялась на холм.

Обратите внимание в приведенном выше списке предложений, что те, что отмечены C и D, используют слова и и так далее. Эти слова называются грамматическими союзами, потому что они соединяют два предложения (A) и (B), образуя составные предложения (C) и (D). Слово и в предложении (C) является логической связкой. Обратите внимание, что истинность (C) как составного слова либо истинна, либо ложна. Но (C) полностью определяется тем, какая истина обнаруживается для более простого предложения (A), более простого предложения (B) и логического определения и. Было бы бессмысленно и нарушать правила логики, чтобы утверждать (A) истинно и (B) истинно, но отрицать, что (C) истинно. Однако слово так в (D) не является логической связкой, так как было бы вполне разумно утверждать (A) и (B), но отрицать (D): возможно, в конце концов, Джилл поднялась на холм за ведром. воды не потому, что Джек поднялся на холм.

Различные английские слова и пары слов выражают логические связки, и некоторые из них являются синонимами. К ним, среди прочего, относятся:

СловоСоединениеСимволЛогический вентиль
исоединение "∧"И
, а затемсоединение "∧"AND
, а затем внутрисоединение "∧"AND
orдизъюнкция "∨"OR
либо... либоисключительная дизъюнкция "⊕"XOR
либо, но не обаисключительная дизъюнкция "⊕"XOR
подразумеваетматериальная импликация "→"IMPLY
подразумеваетсяобратная импликация "←"
если... томатериальная импликация "→"IMPLY
... ifобратная импликация "←"
тогда и только тогда, когдаbiconditional "↔"XNOR
на всякий случайдвусмысленный "↔"XNOR
носоединение "∧"AND
однакосоединение "∧"AND
не обаальтернативный отказ "↑"NAND
ни... нисовместный отказ "↓"НИ
нет, не тоотрицание "¬"НЕ
это ложь, чтоотрицание "¬"НЕ
это не так чтоотрицание "¬"НЕ
хотясоединение "∧"AND
даже еслисоединение "∧"И
, следовательно,материальная импликация "→"ПОДРАЗУМЕВАЕТСЯ
soматериальная импликация "→"IMPLY
то естьдвусмысленная «↔»XNOR
, кроме того,соединение «∧»И
, но нематериальное непроявление «↛»НЕПРИЯТНО
нет...нообратное неимпликационное "↚"
без... нетматериального импликации "→"ПОМНОЖИТЕЛЬНО
нет... безобратная импликация "←"

Формальные языки

В формальных (логических) языках функции истинности представлены однозначными символами. Это позволяет избежать неоднозначного понимания логических утверждений. Эти символы называются логическими связками, логическими операторами, пропозициональными операторами или, в классической логике, функциональными связками. Чтобы узнать о правилах, которые позволяют создавать новые правильно сформированные формулы путем соединения других хорошо сформированных формул с использованием связок с функцией истинности, см. правильно сформированная формула.

Логические связки могут использоваться для связи более двух утверждений, поэтому можно говорить о логической связке n-арной.

Общие логические связки

Символ, имяИстина. таблицаВенн. диаграмма
Нулевые связки (константы)
Истина / тавтология 1Red Square.svg
Ложь / противоречие 0Пустой квадрат.svg
Унарные связки
P =01
Утверждение P01Venn01.svg
¬Отрицание 10Venn10.svg
Бинарные связки
P =01
Q =0101
Предложение P0011Venn0101.svg
Предложение Q0101Venn0011.svg
Конъюнкция 0001Venn0001.svg
Альтернативное отрицание 1110Venn1110.svg
Дизъюнкция 0111Venn0111.svg
Совместное отрицание 1000Venn1000.svg
Существенное условие 1101Venn1011.svg
↮ {\ displaystyle \ nleftrightarrow}\ nleftrightarrow Исключающее или 0110Venn0110.svg
Двузначное 1001Venn1001.svg
Обратное значение 1011Venn1101.svg
Дополнительная информация

Список общих логических связок

Обычно используемые логические связки включают:

Альтернативные имена для двусмысленных являются если и только если, xnor и двусмысленность.

Например, значение утверждений, что идет дождь (обозначено P) и я нахожусь в помещении (обозначено Q), преобразуется, когда они объединяются с логическими связками:

  • Это не дождь (¬ {\ displaystyle \ neg}\ neg P)
  • идет дождь и я в помещении (P ∧ Q {\ displaystyle P \ wedge Q}P \ wedge Q )
  • Идет дождь или я в помещении (P ∨ Q {\ displaystyle P \ lor Q}P \ lor Q )
  • Ifидет дождь, затем я в помещении (P → Q {\ displaystyle P \ rightarrow Q}P \ rightarrow Q )
  • IfЯ в помещении, затем идет дождь (Q → P {\ displaystyle Q \ rightarrow P}Q \ rightarrow P )
  • Я в помещении тогда и только тогда, когда идет дождь (P ↔ Q {\ displaystyle P \ leftrightarrow Q}P \ leftrightarrow Q )

Также часто считается, что формула всегда истинная и всегда ложная формула соединительны:

  • Верно формула (⊤, 1, V [префикс] или T)
  • Ложь формула (⊥, 0, O [префикс] или F)

История обозначений

  • Отрицание: символ ¬ появился в Гейтинг в 1929 году (сравните с Фреге <75 символ>⫟ в его Begriffsschrift ); символ ~ появился в Расселе в 1908 г.; альтернативное обозначение - добавить горизонтальную черту поверх формулы, как в P ¯ {\ displaystyle {\ overline {P}}}\ overline {P} ; другое альтернативное обозначение - использовать простой символ, как в P '.
  • Соединение: символ ∧ появился в Гейтинге в 1929 году (сравните с использованием Пеано теоретико-множественное обозначение пересечения ∩); символ появился по крайней мере в Шёнфинкеле в 1924 г.; символ. происходит из интерпретации логики Булевым как элементарной алгебры.
  • Дизъюнкция: символ ∨ появился в Рассел в 1908 году (сравните с Пеано Использование теоретико-множественной записи union ∪); символ + также используется, несмотря на двусмысленность, проистекающую из того факта, что + обычной элементарной алгебры является исключающим или при логической интерпретации в двухэлементном кольцо ; точечно в истории Пирс,
  • использовал знак + вместе с точкой в ​​правом нижнем углу. Следствие: символ → можно увидеть в Гильберте в 1917 году; ⊃ использовался Расселом в 1908 году (сравните с перевернутой нотацией C Пеано); ⇒ использовалось в Vax.
  • Biconditional: символ ≡ использовался, по крайней мере, Расселом в 1908 году; ↔ использовался как минимум Тарским в 1940 г.; ⇔ использовалось в Vax; другие символы появлялись в истории точно так же, как ⊃⊂ в Gentzen, ~ в Schönfinkel или ⊂⊃ в Chazal.
  • Верно: символ 1 происходит от Boole интерпретация логики как элементарной алгебры над двухэлементной булевой алгеброй ; другие обозначения включают ⋀ {\ displaystyle \ bigwedge}\ bigwedge (можно найти в Пеано).
  • Ложь: символ 0 также происходит из интерпретации логики Буля как кольца; другие обозначения включают ⋁ {\ displaystyle \ bigvee}\ bigvee (можно найти в Пеано).

Некоторые авторы использовали буквы для связок в какой-то момент истории: u. для соединения (немецкое «und» вместо «и») и o. для дизъюнкции (немецкое «oder» для «или») в более ранних работах Гильберта (1904); Np для отрицания, Kpq для соединения, Dpq для альтернативного отрицания, Apq для дизъюнкции, Xpq для соединения отрицание, Cpq для импликации, Epq для двусмысленного выражения в Лукасевича (1929); ср. Польская нотация.

Избыточность

Такая логическая связка, как обратная импликация «←» фактически то же самое, что материальное условное с переставленными аргументами; таким образом, символ обратной импликации избыточен. В некоторых логических исчислениях (в частности, в классической логике ) некоторые существенно разные составные утверждения логически эквивалентны. Менее тривиальным примером избыточности является классическая эквивалентность между ¬P ∨ Q и P → Q. Следовательно, классическая логическая система не нуждается в условном операторе «→», если «¬» (не) и «∨» (или) уже используются или могут использовать «→» только как синтаксический сахар для соединения, имеющего одно отрицание и одно дизъюнкцию.

Имеется шестнадцать логических функций, связывающих входные значения истинности P и Q с четырехзначными двоичными выходами. Они соответствуют возможному выбору двоичных логических связок для классической логики. Различные реализации классической логики могут выбирать различные функционально полные подмножества связок.

Один из подходов состоит в том, чтобы выбрать минимальный набор и определить другие связки некоторой логической формой, как в примере с условием материала выше. Ниже приведены минимальные функционально полные наборы операторов в классической логике, арности которых не превышают 2:

Один элемент
{↑}, {↓}.
Два элемента
{∨, ¬} {\ displaystyle \ {\ vee, \ neg \}}{\ displaystyle \ {\ vee, \ neg \}} , {∧, ¬} {\ displaystyle \ {\ wedge, \ neg \}}{\ displaystyle \ {\ wedge, \ neg \}} , {→, ¬} {\ displaystyle \ {\ to, \ neg \}}{\ displaystyle \ {\ to, \ neg \}} , {←, ¬} {\ displaystyle \ {\ gets, \ neg \}}{\ displaystyle \ {\ получает, \ neg \}} , {→, ⊥} {\ displaystyle \ { \ to, \ bot \}}{\ displaystyle \ {\ to, \ bot \}} , {←, ⊥} {\ displaystyle \ {\ gets, \ bot \}}{\ displaystyle \ {\ получает, \ bot \}} , {→, ↮} {\ displaystyle \ {\ to, \ nleftrightarrow \}}{\ displa ystyle \ {\ to, \ nleftrightarrow \}} , {←, ↮} {\ displaystyle \ {\ gets, \ nleftrightarrow \}}{\ displaystyle \ {\ gets, \ nleftrightarrow \}} , {→, ↛} {\ displaystyle \ {\ to, \ nrightarrow \}}{\ displaystyle \ {\ to, \ nrightarrow \}} , {→, ↚} {\ displaystyle \ {\ to, \ nleftarrow \}}{ \ displaystyle \ {\ to, \ nleftarrow \}} , {←, ↛} {\ displaystyle \ {\ gets, \ nrightarrow \}}{\ displaystyle \ {\ gets, \ nrightarrow \}} , {←, ↚} {\ displaystyle \ {\ gets, \ nleftarrow \}}{\ displaystyle \ {\ gets, \ nleftarrow \}} , {↛, ¬} {\ displaystyle \ {\ nrightarrow, \ neg \}}{\ displaystyle \ {\ nrightarrow, \ neg \}} , {↚, ¬} {\ displaystyle \ {\ nleftarrow, \ neg \}}{\ displaystyle \ {\ nleftarrow, \ neg \}} , {↛, ⊤} {\ displaystyle \ {\ nrightarrow, \ top \}}{\ displaystyle \ {\ nrightarrow, \ top \}} , {↚, ⊤} {\ displaystyle \ {\ nleftarrow, \ top \}}{\ displaystyle \ {\ nleftarrow, \ top \}} , {↛, ↔} {\ displaystyle \ {\ nrightarrow, \ leftrightarrow \}}{\ displaystyle \ {\ nrightarrow, \ leftrightarrow \}} , {↚, ↔} {\ displaystyle \ {\ nleftarrow, \ leftrightarrow \} }{\ displaystyle \ {\ nleftarrow, \ leftrightarrow \}} .
Три элемента
{∨, ↔, ⊥} {\ displaystyle \ {\ lor, \ leftrightarrow, \ bot \}}{\ displaystyle \ {\ lor, \ leftrightarrow, \ bot \}} , {∨, ↔, ↮} {\ displaystyle \ {\ lor, \ leftrightarrow, \ nleftrightarrow \}}{\ displaystyle \ {\ lor, \ leftrightarrow, \ nleftrightarrow \}} , {∨, ↮, ⊤} {\ displaystyle \ {\ lor, \ nleftrightarrow, \ top \}}{\ displaystyle \ {\ lor, \ nleftrightarrow, \ top \}} , {∧, ↔, ⊥} {\ displaystyle \ {\ земля, \ leftrightarrow, \ bot \}}{\ displaystyle \ {\ land, \ leftrightarrow, \ bot \}} , {∧, ↔, ↮} {\ displaystyle \ {\ land, \ leftrightarrow, \ nleftrightarrow \}}{\ displaystyle \ {\ land, \ leftrightarrow, \ nleftrightarrow \}} , {∧, ↮, ⊤} {\ displaystyle \ {\ land, \ nleftrightarrow, \ top \}}{\ displaystyle \ { \ земля, \ nleftrightarrow, \ top \}} .

Другой подход - использовать равноправные связки некоторого удобного и функционально полного, но не минимального набора. Этот подход требует большего количества пропозициональных аксиом, и каждая эквивалентность между логическими формами должна быть либо аксиомой, либо доказуемой в виде теоремы.

Однако в интуиционистской логике ситуация сложнее. Из пяти его связок, {∧, ∨, →, ¬, ⊥}, только отрицание «¬» может быть сведено к другим связкам (см. Ложь (логика) § Ложь, отрицание и противоречие ). Ни соединение, ни дизъюнкция, ни материальное условное выражение не имеют эквивалентной формы, построенной из других четырех логических связок.

Свойства

Некоторые логические связки обладают свойствами, которые могут быть выражены в теоремах, содержащих связку. Вот некоторые из свойств, которыми может обладать логическая связка:

Ассоциативность
В выражении, содержащем две или более одинаковых ассоциативных связки подряд, порядок операций не имеет значения, пока последовательность операнды не изменяются.
Коммутативность
Операнды связки можно менять местами, сохраняя логическую эквивалентность исходному выражению.
Дистрибутивность
Связка, обозначенная ·, распределяется по другой связке, обозначенной +, если a · (b + c) = (a · b) + (a · c) для всех операндов a, b, c.
Идемпотентность
Когда операнды операции совпадают, соединение логически эквивалентно к операнду.
Поглощение
Пара связок ∧, ∨ удовлетворяет закону поглощения, если a ∧ (a ∨ b) = a {\ displaystyle a \ land (a \ lor b) = a}a \ land (a \ lor b) = a для всех операндов a, b.
Монотонность
Если f (a 1,..., a n) ≤ f (b 1,..., b n) для всех a 1,..., a n, b 1,..., b n ∈ {0,1} такие, что a 1 ≤ b 1, a 2 ≤ b 2,..., a n ≤ b n. Например, ∨, ∧, ⊤, ⊥.
Сходство
Каждая переменная всегда влияет на истинностное значение операции или никогда не имеет значения. Например, ¬, ↔, ↮ {\ displaystyle \ nleftrightarrow}\ nleftrightarrow , ⊤, ⊥.
Двойственность
Чтобы прочитать назначения истинностных значений для операции сверху вниз на ее таблица истинности аналогична чтению дополнения таблицы той же или другой связки снизу вверх. Не обращаясь к таблицам истинности, его можно сформулировать как g̃ (¬a 1,..., ¬a n) = ¬g (a 1,..., a n). Например, ¬.
Сохранение истины
Составной частью всех этих аргументов являются тавтологии, тавтология сама по себе. Например, ∨, ∧, ⊤, →, ↔, ⊂ (см. действительность ).
сохранение ложности
Все эти аргументы состоят из противоречий само по себе противоречие. Например,, ∨, ∧, ↮ {\ displaystyle \ nleftrightarrow}\ nleftrightarrow , ⊥, ⊄, ⊅ (см. validity ).
Involutivity (для унарных связок)
f (f (a)) = a. Например, отрицание в классической логике.

Для классической и интуиционистской логики символ «=» означает, что соответствующие импликации «… →…» и «… ←…» для логических соединений могут должны быть доказаны как теоремы, а символ «≤» означает, что «… →…» для логических соединений является следствием соответствующих связок «… →…» для пропозициональных переменных. Некоторые многозначные логики могут иметь несовместимые определения эквивалентности и порядка (следствия).

И конъюнкция, и дизъюнкция ассоциативны, коммутативны и идемпотентны в классической логике, большинстве разновидностей многозначной логики и интуиционистской логике. То же самое верно и в отношении дистрибутивности конъюнкции над дизъюнкти на и дизъюнкция над конъюнкцией, а также для закона поглощения.

В классической логике и некоторых разновидностях многозначной логики конъюнкция и дизъюнкция двойственны, а отрицание самодвойственно, последнее также самодвойственно в интуиционистской логике.

Порядок приоритета

Чтобы уменьшить количество необходимых скобок, можно ввести правила приоритета : ¬ имеет более высокий приоритет, чем ∧, ∧ выше, чем ∨, и ∨ больше, чем →. Так, например, P ∨ Q ∧ ¬ R → S {\ displaystyle P \ vee Q \ wedge {\ neg R} \ rightarrow S}P \ vee Q \ wedge {\ neg R} \ rightarrow S является сокращением от (P ∨ (Q ∧ (¬ R))) → S {\ displaystyle (P \ vee (Q \ wedge (\ neg R))) \ rightarrow S}(P \ vee (Q \ клин (\ neg R))) \ rightarrow S .

Вот таблица, которая показывает обычно используемый приоритет логических операторов.

Приоритет оператора ¬ 1 ∧ 2 ∨ 3 → 4 ↔ 5 {\ displaystyle {\ begin {array} {c | c} {\ text {Operator}} {\ text {Precedence}} \\\ hline \ neg 1 \ \\ land 2 \\\ vee 3 \\\ к 4 \\\ leftrightarrow 5 \ end {array}}}{\ displaystyle {\ begin {array} {c | c} {\ text {Operator}} { \ text {Precedence}} \\\ hline \ neg 1 \\\ land 2 \\\ vee 3 \\\ to 4 \\\ leftrightarrow 5 \ end {array}}}

Однако не все компиляторы используют один и тот же порядок; например, также использовался порядок, в котором дизъюнкция имеет более низкий приоритет, чем импликация или двойная импликация. Иногда приоритет между соединением и дизъюнкцией не указан, и требуется указать его явно в данной формуле с круглыми скобками. Порядок приоритета определяет, какая связка является «главной связкой» при интерпретации неатомарной формулы.

Информатика

Функциональный подход к логическим операторам реализован в виде логических вентилей в цифровых схемах. Практически все цифровые схемы (главное исключение - DRAM ) построены из передачи NAND, NOR, NOT и . ворота ; подробнее см. Функция истины в информатике. Логические операторы над битовыми векторами (соответствующие конечным булевым алгебрам ) - это побитовые операции.

Но не каждое использование логической связки в компьютерном программировании имеет логическую семантику. Например, ленивое вычисление иногда реализуется для P ∧ Q и P ∨ Q, поэтому эти связки не коммутативны, если одно или оба выражения P, Q имеют побочные эффекты. Кроме того, условное выражение , которое в некотором смысле соответствует материальной условной связке , по существу не является логическим, поскольку для if (P) then Q;последовательный Q не выполняется, если антецедент P является ложным (хотя соединение в целом является успешным - «истина» в таком случае). Это ближе к интуиционистским и конструктивистским взглядам на материальные условности, нежели к взглядам классической логики.

См. Также

  • Философский портал
  • Психологический портал

Примечания

Ссылки

Дополнительная литература

  • Ллойд Хамберстон (2011). Связки. MIT Press. ISBN 978-0-262-01654-4.

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Логическими связками.
Последняя правка сделана 2021-05-28 05:33:11
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте