逻辑代数基本定理的证明,本文主要内容关键词为:代数论文,定理论文,逻辑论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。
由n元逻辑函数F(A[,1],A[,2],…A[,n])的定义可知, 每个逻辑变量A[,i]( i=1,2,…n)及其逻辑函数的取值集合均为L={0,1},于是显然有
[引理] 对于n元逻辑函数F(A[,1],A[,2],…A[,n]),则有
F面给出n元逻辑函数基本定理,并分别给出三种证明方法。
[基本定理] 全体n元逻辑函数共有2[2][n]种不同形式。
一、数学归纳法证明
下面对变元个数n施行数学归纳证明:
1.当n=1时,不难看出,由引理知,一元逻辑函数F(A)可表示为F(A)=AF(1)+
F(0)因为逻辑函数的定义域和值域都是集合L={0,1}。因此,对于A=1,有F(1)=0或F(1)=1;对于A=0,有F(0)=0或F(0)=1,即一元逻辑函数F(A)存在有两种不同形式的函数值表示式F(1)、F(0),从而F(1),F(0)搭配有四种不同的取值组(情况),于是有
从而一元逻辑函数F(A)有且只有以下四种不同形式:
根据以上步骤1,2,知对于任何自然数n,结论均成立。
二、不完全归纳法证明
当n=1时,由上法可知,一元逻辑函数F(A)总共有四种不同形式即
当n=2时,二元逻辑函数F(A,B),由引理公式可得
在这里,二元逻辑函数F( A,B)出现了四种不同的函数值表示式F(1,1),F(1,0),F(0,1)和F(0,0),且它们都在L={0,1}上取值,从而有
种不同的搭配取值组(情况),分别依次将各种取值组的值代入(1)式得
一般地,……,对于n元逻辑函数F(A[,1],A[,2],…A[,n])共有2[n]个函数值表示式
三、范式定理证明
由范式定理:任一n元非0的逻辑函数F(A[,1],A[,2],…A[,n])都可以化为和它相等的“与一或”范式和“或一与”范式且表示法是唯一的即
其中ik(K=1,2,…m)分别取数集{0,1,2,…2[n]-1}中的不同的数且
为n之非0逻辑函数F(A[,1],A[,2],…A[,n])的某一个最小项。
由此可知,一个n元非0的逻辑函数F(A[,1],A[,2],…A[,n])完全由一个“与-或”范式所唯一决定,也就是说,n 元“与-或”范式不同,所表示的逻辑函数也就不同,因此,所有不同形式的n之非0逻辑函数的总数便由所有不同形式的( 所有可能的组成情况)n元“与-或”范式的总数所决定。
下面我们具体找出n元“与-或”范式的所有可能的组成情况, 就可以得到所有不同形式的n元“与-或”范式的总数。
首先,根据n个变元的最小项的定义,可以知道n个变元A[,1],A[,2],…A[,n]的每一个最小项的n个因子分别取自n个不同的集合:
由排列组合的知识,这种取法的总数依n个步骤的乘法原理, 共有
(个),因此,n个变元的全体最小项共有2[n]个。
[收稿日期]1999—03—31