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離散數學自學筆記聯結詞

時間: 未知2 公共課
  1.1.2 聯結詞  今后“聯結詞”一詞均指邏輯聯結詞及其符號表示。重要的聯結詞有5個,它們已在例1.2中出現。
  否定詞(negation)“并非”(not),用符號┐表示。設p表示一命題,那么┐p表示命題p的否定。p真時┐p假,而p假時┐p真。┐p讀作“并非p”或“非p”。今后我們用1表示真值“真”,用0表示真值“假”,用類似表1.1的所謂真值表來規定聯結值的意義,描述復合命題的真值狀況。表1.1規定了否定詞┐的意義,表示┐p的真值狀況。
  表1.1
p  ┐p 
0
1 
1
0 

  例1.3 如果p表示命題“雪是白的”,那么“并非雪是白的”、“雪不是白的”應表示為┐p,此時┐p為假,因為p為真。
  當用否定詞“并非”代替自然語言中的“不”時(或者反過來),應注意保持原語句的意義。例如p 表示“我們都是好學生”時,┐p表示“并非我們都是好學生”或“我們不都是好學生”,而不是“我們都不是好學生”。
  合取詞(conjunction)“并且”(and),用符號∧表示。設p,q表示兩命題,那么p∧q表示合取p和q所得的命題,即p和q同時為真時p∧q真,否則p∧q為假。p∧q讀作“p并且q”或“p且q”。
  合取詞∧的意義和命題p∧q的真值狀況可由表1.2來刻劃。
  表1.2
p  q  p∧q 
0
0
1
1 
0
1
0
1 
0
0
0
1 

  例1.4 如果p表示命題“你去了學校”q表示命題“我去了工廠”,那么p∧q表示命題“你去了學校并且我去了工廠”。p∧q為真,當且僅當你、我分別去了學校和工廠。
  析取詞(disjunction)“或”(or)用符號∨表示。設p,q表示兩命題,那么p∨q表示p和q的析取,即當p和q有一為真時,p∨q為真,只有當p和q均假時p∨q為假。p∨q讀作“p或者q”、“p或q”。
  析取詞∨的意義及復合命題p∨q的真值狀況由表1.3描述。
  表1.3
p  q  p∨q 
0
0
1
1 
0
1
0
1 
0
1
1
1 

  例1.5 如果p,q分別表示“今晚我看書”和“今晚我去看電影”,那么p∨q表示“今晚我看書或者去看電影”。當我于當晚看了書,或者看了電影,或者既看了書又看了電影時,p∨q為真,只是在我既不看書也不看電影時p∨q為假。
  值得注意的是,這里的“或”是所謂可兼的,即當p和q均真時,確認p∨q為真。在日常生活中,“或”在有的場合下不同于上述意義。例如“人固有一死,或重于泰山,或輕于鴻毛”。其中的“或”是不可兼的,即當發現有人的死既重于泰山又輕于鴻毛時,上述論斷被認為假。看來這里的“或”用∨表示不合適,可用表1.4規定的新聯結詞“不可兼或” 表示之。但是,像上述場合一樣的許多場合下,兩個析取命題事實上不可能同時為真,即表1.4的末行根本無需定義,這時用∨代替 就沒有問題,并且能使語句的表示簡化。例如“a>0或a=0或a<0”可表示為“a>0∨a=0∨a<0”,而不必多此一舉地表示為“a>0 a=0 a<0”。
  表1.4
p  q  p q 
0
0
1
1 
0
1
0
1 
0
1
1
0 

  蘊涵詞(implication)“如果……,那么……”(if…then…),用符號→表示。設p,q表示兩命題,那么p→q表示命題“如果p,那么q”。當p真而q假時,命題p→q為假,否則均認為p→q為真。p→q中的p稱為蘊涵前件,q稱為蘊涵后件。p→q的讀法較多,可讀作“如果p則q”,“p蘊涵q”,“p是q的充分條件”,“q是p的必要條件”,“q當p”,“p僅當q”等等。數學中還常把q→p,┐p→┐q,┐q→┐p分別叫做p→q的逆命題,否命題,逆否命題。
  蘊涵詞→的意義及復合命題p→q的真值狀況規定見表1.5.
  表1.5
p  q  p→q 
0
0
1
1 
0
1
0
1 
1
1
0
1 

  例1.6 如果用p表示“天氣好”,q表示“我去接你”,那么p→q表示命題“如果天氣好,那么我去接你”。當天氣好時,我去接了你,這時諾言p→q真;我沒去接你,則諾言p→q假。當天氣不好時,我無論去或不去接你均未食言,此時認定p→q為真是適當的。
  上述規定的蘊涵詞稱為實質蘊涵(substantive implication),因為它不要求p→q中的p,q有什么關系,只要p,q為命題,p→q就有意義。例如“如果2+2=5,那么雪是黑的”,就是一個有意義的命題,且據定義其真值為“真”。蘊涵詞的這種規定形式,在討論數學問題和邏輯問題時是正確的、充分的,但在某些情況下顯得有些不足,為此不少人對其它規定形式的蘊涵詞有興趣,對此本書不予介紹。
  雙向蘊涵詞(two-way implication)“當且僅當”(if and only if),用符號?表示之。設p,q為兩命題,那么p?q表示命題“p當且僅當q”,“p與q等價”,即當p與q同真值時p?q為真,否則為假。p?q讀作“p雙向蘊涵q”,“p當且僅當q”,“p等價于q”。由于“當且僅當”“等價”常在其它地方使用,因而用第一種讀法更好些。
  雙向蘊涵詞的意義及p?q的真值狀況由表1.6給出。
  表1.6
p  q  p«q 
0
0
1
1 
0
1
0
1 
1
0
0
1 

  例1.7 如果p表示命題“△ABC@△A'B'C'”,q表示命題“△ABC與△A'B'C'的三邊對應相等”,那么p?q表示平面幾何中的一個真命題,因為p真時q顯然真,p假時q亦必然假,故p與q同真值。若q表示命題“△ABC與△A'B'C'的三內角對應相等”,那么p?q不再是恒真的了,因p假時q未必為假。
  以上介紹的是五個最常用、最重要的聯結詞,自然語言中還有其它聯結詞,有的可以直接用它們中的一個來表示,例如“也”等同于“且”,“除非”等同于“當且僅當”;有的則可以用它們中的若干個來表示,例如“不可兼或”可用∨,∧與┐來表示。
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