1-4 真值表与等价公式

定义 1-4.1:在命题公式中,对于分量指派真值的各种可能组合,就确定了这个命题公式的各种真值情况,把它汇列成表,就是命题公式的真值表。

例题1

构造 ¬PQ 的真值表。

表 1-4.1

PP¬P ¬PQ
TTFT
TFFF
FTTT
FFTT

例题2

给出 (PQ)¬P 的真值表。

表 1-4.2

PQ PQ¬P (PQ)¬P
TTTFF
TFFFF
FTFTF
FFFTF

例题3

给出 (PQ)(¬P¬Q) 的真值表。

表 1-4.3

PQ¬P¬Q PQ ¬P¬Q (PQ)(¬P¬Q)
TTFFTFT
TFFTFFF
FTTFFFF
FFTTFTT

例题4

给出 ¬(PQ)(¬P¬Q) 的真值表。

表 1-4.4

PQ PQ ¬(PQ)¬P¬Q ¬P¬Q ¬(PQ)(¬P¬Q)
TTTFFFFT
TFFTFTTT
FTFTTFTT
FFFTTTTT

表 1-4.4表 1-4.2)可以看出,有一类公式不论命题变元作何种指派,其真值永为),我们把这类公式记为TF)。

在真值表中,命题公式真值的取值数目,决定于分量的个数。由 2 个命题变元组成的命题公式共有 4 种可能的真值,由 3 个命题变元组成的命题公式共有 8 种真值。一般说来,n 个命题变元组成的命题公式共有 2n 种真值情况。

从真值表中可以看到,有些命题公式在分量的不同指派下,其对应的真值与另一命题公式完全相同,如 ¬PQ PQ 的对应真值相同,如 表 1-4.5 所示。

表 1-4.5

PQ ¬PQ PQ
TTTT
TFFF
FTTT
FFTT

同理 (PQ)(¬P¬Q) PQ 对应的真值相同,如 表 1-4.6 所示。

表 1-4.6

PQ PQ (PQ)(¬P¬Q)
TTTT
TFFF
FTFF
FFTT

定义 1-4.2:给定两个命题公式 AB,设 P1,P2,,Pn 为所有出现于 AB 中的原子变元,若给 P1,P2,,Pn 任一组真值指派,AB 的真值都相同,则称 AB 是等价的或逻辑相等。记作 AB


例题5

证明 PQ(PQ)(QP)

证明,列出真值表:

表 1-4.7

PQ PQ QP PQ (PQ)(QP)
TTTTTT
TFFTFF
FTTFFF
FFTTTT

表 1-4.7 可知 PQ (PQ)(QP) 真值相同,命题得证。


表 1-4.8 列出的命题定律,都可以用真值表予以验证。

表 1-4.8

定律命题序号
对合律 ¬¬PP1
幂等律 PPP,PPP2
结合律 (PQ)RP(QR)
(PQ)RP(QR)
3
交换律 PQQP
PQQP
4
分配律 P(QR)(PQ)(PR)
P(QR)(PQ)(PR)
5
吸收律 P(PQ)P
P(PQ)P
6
德·摩根律 ¬(PQ)¬P¬Q
¬(PQ)¬P¬Q
7
同一律 PFP,PTP8
零律 PTT,PFF9
否定律 P¬PT,P¬PF10

例题6

验证吸收律

P(PQ)PP(PQ)P

证明,列出真值表: 表 1-4.9

PQ (PQ) P(PQ) (PQ) P(PQ)
TTTTTT
TFFTTT
FTFFTF
FFFFFF

表 1-4.9 可知吸收律成立。


定义 1-4.3:如果 X 是合式公式 A 的一部分,且 X 本身也是一个合式公式,则称 X 为公式 A 的子公式。


定理 1-4.1:X 是合式公式 A 的子公式,若 XY,如果将 A 中的 XY 来置换,所得到公式 B 与公式 A 等价,即 AB

满足该条件的转换称为等价置换(等价代换)


例题7

证明 Q(P(PQ))QP

AQ(P(PQ))P(PQ)PBQPAB

例题8

证明 (PQ)(P¬Q)P

(PQ)(P¬Q)P(Q¬Q)PTP

例题9

证明 P(QR)Q(PR)¬R(Q¬P)

P(QR)¬P(¬QR)¬Q(¬PR)Q(PR)P(QR)¬P(¬QR)R(¬Q¬P)¬R(Q¬P)

例题10

证明 ((PQ)¬(¬P(¬Q¬R)))(¬P¬Q)(¬P¬R)T

((PQ)¬(¬P¬(QR)))¬(pQ)¬(PR)((PQ)(P(QR)))¬(PQ)¬(PR)((PQ)((PQ)(PR)))¬((PQ)(PR))((PQ)(PR))¬((PQ)(PR))T