Узнать цену работы
Статьи по теме

Предикаты и кванторы

  1. Понятие предиката
  2. Примеры предикатов
  3. Операции над предикатами
  4. Кванторы
  5. Примеры применения кванторов
  6. Операции над кванторами

Понятие предиката

Утверждения, содержащие в себе переменные, обладающие способностью принимать значения 0 или 1 (ложно или истинно) в зависимости от принимаемых переменными значений, называют предикатами.

В качестве примера может быть рассмотрено выражение x=x^5 представляет собой предикат, поскольку оно будет истинным исключительно в случае принятия переменной x значений 0 или 1 и будет ложным в случае присвоения переменной x всех стальных отличных от 0 и 1 значений.

Множеством истинности Ip любого предиката называют такое множество значений, которое может принимать переменная, позволяющих предикату принимает исключительно истинные значения.

В программировании предикатом принято считать функции, принимающие значения одного или большего числа аргументов и возвращающих значения логического (булевого) типа.

Тождественно-истинным называют предикат, способный принимать истинное значение в случае использования любого набора значений аргумента:

(P(x1,…,xn)=1)

Предикат, для которого использование любого набора значений аргумента приводит к принятию им ложного значения, называют тождественно-ложным:

(P(x1,…,xn)=0)

В случае если предикат приобретает истинное значение при использовании хотя бы одного набора значений аргумента, его считают выполненным.

Поскольку предикаты обладают способностью принимать исключительно значения двух видов – ложно или истинно (0 или 1), к ним могут быть применены все операции, относящиеся к алгебре логики: дизъюнкция, конъюнкция, отрицание и т.п.

Так и не нашли ответ на вопрос?
Просто напишите,с чем нужна помощь
Мне нужна помощь

Примеры предикатов

Допустим, что предикат, имеющий вид R(x,y): «x = y», где переменные x и y являются целыми числами, является обозначением отношения равенства. Принятие предикатом R истинного значения будет происходить исключительно в случае равенства всех x и y.

В качестве другого примера может быть рассмотрен предикат, имеющий вид ТРУДИТСЯ(x,y,z) образованный для отношения «x трудится в населённом пункте y на предприятии z».

Примером ещё одного вида может служить предикат - СИМПАТИЗИРУЕТ(x,y) характеризующий отношение «x симпатизирует y» для переменных x и y, принадлежащих к множеству М, включающему в себя всех людей.

На основании сказанного выше можно сделать вывод о том, что предикат представляет собой любое суждение об объекте, которое отрицается либо, утверждается.

Операции над предикатами

К предикатам могут быть применены операции, относящиеся к алгебре логики. Рассмотрим особенности применения подобных операций.

Операции логического характера:

Конъюнкцией предикатов A(x) и B(x) называют предикат нового вида, принимающий истинное значение исключительно при тех значениях переменной x из множества значений T, которые позволяют каждому из обоих предикатов приобретать истинное значение, в то время как ложное значение будет ими приниматься во всех иных случаях. Подобному предикату соответствует множество истинности T представляющее собой пересечение соответствующих заданным предикатам A(x) и B(x) множеств истинности. К примеру, если предикат A(x) характеризует отношение «x – число чётное», а предикат B(x) обозначает отношение «x делится на число 5», то конъюнкцией подобных предикатов станет предикат, характеризующий отношение следующего вида: «x – число чётное и кратно числу 5» или «x кратно 10».

Дизъюнкцией для предикатов A(x) и B(x) является предикат нового вида, принимающий ложное значение исключительно при тех значениях переменной x из множества значений T, которые позволяют каждому из обоих предикатов приобретать ложное значение, в то время как истинное значение будет ими приниматься во всех иных случаях. Ему соответствует множество истинности, представляющее собой пересечение соответствующих заданным предикатам A(x) и B(x) множеств истинности.

Отрицанием предиката A(x) является предикат нового вида, принимающий истинное значение в случае принятия переменной x всех значений из множества T, которые позволяют принимать предикату A(x) ложное значение или наоборот. Для подобного предиката множество истинности будет представлять собой дополнение T’ к соответствующему предикату A(x) множеству истинности.

Импликацией для предикатов A(x) и B(x) является предикат нового вида, принимающий ложное значение исключительно при тех значениях переменной x из множества значений T, которые позволяют предикату A(x) обретать истинное значение, в то время как предикат B(x) принимает значение ложное, принимая истинное значение во всех иных случаях. Запись подобной операции обычно имеет вид: «Если A(x), то B(x)».

Допустим, существуют предикаты A(x): «число x является натуральным и делится на 3» и B(x): «число x является натуральным и делится на 4».

Может быть составлен предикат определяющий отношение «если число x является натуральным и делится на 3, то такое число делится и на 4».

Для такого предиката множеством истинности будет иметь вид объединения множества истинности для B(x) и дополнения к множеству истинности для A(x).

Кроме операций логического характера над предикатами могут выполняться квантовые операции – это использование кванторов существования, всеобщности и т.п.

Лень читать?
Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут
Задать вопрос

Кванторы

Применяемые к предикатам логические операторы, превращающие их в высказывания, имеющие истинное или ложное значение, называются кванторами.

Существует другое определение кванторов, согласно которому, это логические операции, создающие высказывание и ограничивающие для предикатов, к которым они применяются, их область истинности.

Наиболее часто применяемыми являются следующие кванторы:

  • обозначаемый символом ∀, квантор всеобщности, который соответствует выражениям, имеющим вид «для всех значений x», «для любого значения x» и т.п.;
  • обозначаемый символом ∃, квантор существования, который соответствует выражению, имеющему вид «существует значение x такое, что…»;
  • обозначаемый символом ∃!, квантор существования и единственности, который соответствует выражению имеющему вид «существует всего одно такое значение x, что…».

Процессу приписывания квантора к формуле в математической логике соответствует понятие квантификации или связывания.

Не нашли ответ?
Просто напиши,с чем тебе нужна помощь
Мне нужна помощь

Примеры применения кванторов

Допустим, существует предикат, описывающий отношение «x кратно 7».

Применяя квантор всеобщности, ложные высказывания могут быть записаны следующим образом:

  • любое число, являющееся натуральным, делится на 7;
  • каждое из чисел, являющихся натуральным, делится на 7;
  • все существующие числа, являющиеся натуральными, способны делиться на 7.

Такой квантор будет иметь следующий вид:

  • ( (∀x ∈ N)P(x) )

Применяя квантор существования, истинные высказывания в отношении этого же предиката могут быть записаны следующим образом:

  • существуют числа, являющиеся натуральными, которые делятся на число 7;
  • может быть найдено натуральное число, кратное числу 7;
  • существует хотя бы одно число, являющееся натуральным, способное делиться на число 7.

Запись данного квантора приобретёт вид:

  • ( (∃x ∈ N)P(x) )

Допустим, для множества некоторых простых чисел x образован предикат, описывающий отношение «простое число является числом нечётным». Если перед предикатом вставить слово «любое» получим в результате ложное высказывание, имеющее вид: «любое простое число одновременно является числом нечётным» (число 2, например, будучи числом простым, являясь при этом чётным числом).

Если перед предикатом вставить слово «существует» получим в результате истинное высказывание в виде: «существует простое число, одновременно являющееся нечётным» (x=3, к примеру).

На основании сказанного выше можно заключить, что предикат может быть превращён в высказывание путём присоединения квантора перед ним.

Лень читать?
Задай вопрос специалистам и получи ответ уже через 15 минут
Задать вопрос

Операции над кванторами

Применяемым для образования отрицания высказываний, содержащих кванторы, является правило отрицания кванторов, имеющее вид:

( ¬(∀x)P(x) = (∃x)¬P(x) )

( ¬(∃x)P(x) = (∀x)¬P(x) )

Для примера рассмотрим некоторые предложения, определив среди них предикаты и область истинности для них:

  • предложение x – 2 = 0 – представляет собой предикат с множеством истинности Ip = {2};
  • выполняемое при x=3 равенство x^2 - 8 = 0 - не является предикатом, являясь ложным высказыванием;
  • предложение x^2 - 4 x + 4 = 0 - является предикатом с множеством истинности Ip = {2};
  • существует такое значение переменной x при котором x^2 - 4 x + 4 = 0 - не является предикатом, являясь истинным высказыванием;
  • предложение x – 2 < 3x + 4 – является предикатом с множеством истинности Ip = {-3;∞};
  • однозначное число x кратно 5 - предикат с множеством истинности Ip = {0;5};
  • предложение x – 6 + (2x + 5) – не является предикатом;
  • предложение x^2 + y^2 > 0 – является предикатом, для которого область истинности это вся плоскость координат за исключением точки с координатами (0;0).
Узнать цену работы

Узнай цену

своей работы