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数理逻辑智能
人们一直把数理逻辑智能看成是智能的核心,学者们也认为这种智能是人类认知能力的重要部分。有关数理逻辑智能,大多数人都认为数理逻辑智能就是一种加减乘除的能力。这是一种计算的能力,但是,数理逻辑智能所包含的远远不止这些。数理逻辑智能包括:事物分类、复杂问题简单化、计算、假设和证明等具体操作能力;逻辑类型、逻辑关系、陈述句和命题、函数等抽象思维能力。数理逻辑智能是所有科目和学习的基础,它和语言智能一起组成了学业型智能,在学校里受到绝对的重视。在学校里,数理逻辑智能高的孩子学习成绩通常都很好。人们也都大都喜欢这些孩子。他们的领悟能力特别强,凡事一点就通。教给他们从1数到10,他们就能独自摸索数到99,然后教给他们数100,他们就可以一直地数下去。有时我们会听到人家说:“这孩子挺聪明的,就是不好好学,要不然成绩早就上去了。”其实这样的孩子也可以说是数理逻辑智能高的孩子,相比“有点笨,但是很用功”的孩子,这类孩子未来的成功几率会更高。因为他们只要稍微用功学习,成绩就能大幅度提高。当别的孩子都花很多时间背公式的时候,逻辑智能高的孩子不会死记硬背,他们会在理解原理的基础上,熟练地运用公式,就算遇到难题也能通过举一反
三、自我摸索找出答案。
现在很多家长都头疼孩子不会写作文,一篇文章能在哪儿写上半天的工夫。然后拿过来一看,这句子读着这个别扭,还哪都不挨哪。家长们也许都觉得这是孩子语文没有学好的原因。家长们的想法是对的,但这不是根本的。孩子们不会写作文,究其原因两条:缺乏切身的体验;数理逻辑智能差。这家长说了,你这第一条我还能接受,可是这写作文跟数理逻辑有什么关系啊!当然有,而且关系还是深层次的。孩子的作文写不好,一是没有素材,二是不会组织语言。不会组织语言、说话毫无逻辑、颠三倒四,正是孩子逻辑能力差的一个表现。孩子在描述一个物体或一件事情的时候,不知该如何去说,不知道先说什么,后说什么。抓不着重点。而对于逻辑能力强的孩子来说,他在写作文或说话之前,会先想好了这个话应该怎么说,要完成一个作文题目,需要具备哪些内容,每一段内容又该怎么安排。所以说数理逻辑智能高的孩子不仅仅在理科科目上成绩很好,在文科科目上也很优秀。
数理逻辑智能高的人解决逻辑性问题比普通人要快得多,而且由于善于推理,往往会采用科学的方法来解决具体问题。比如我们出去逛街,买东西的时候突然发现钱包不见了。一般人呢可能就慌了,“哎呀,我钱包哪去了啊?刚才买东西的时候还在呢!”然后急的大脑一片空白什么也想不起来。但是数理逻辑智能高的人,当他意识到钱包丢了的时候,他首先会把需要挂失的卡之类的东西先做挂失,把损失减到最低。然后他就开始回想:我刚刚去了哪几个地方,在这几个地方我都干了些什么,在哪个地方我最有可能把钱包给丢了。然后依次回去找。体现了他们比普通人更有理性。不但如此,他们对数字也很敏感,很快就能记住电话号码。
此外,数理逻辑智能高的孩子做事相当有条理,不仅在学习上,在日常生活中,他们的条理性也表现得非常突出。我朋友的小孩,就是数理逻辑智能高的孩子。他今年上小学三年级,早上从来不需要大人叫他起床。他自己有个时间表,早上6:40—6:50起床,穿衣服;6:50—7:10洗漱,上厕所;7:10—7:20吃早饭,然后出门上学。晚上放学回来,作业先写什么,后写什么,也都不用他们家大人操心,很快就能做完,而且质量很高。他的衣橱里的衣服摆的很整齐,书架上的书也是分类放的,玩具全部放在一个箱子里,整个屋子特别干净,根本不像是小男孩的卧室。
命题逻辑的推理
1. 判断下面推理是否正确。先将简单命题符号化,再写出前提、结论、推理的形式结构(以蕴涵式的形式给出)和判断过程(至少给出两种判断方法):
(1)若今天是星期一,则明天是星期三;今天是星期一。所以明天是星期三。
(2)若今天是星期一,则明天是星期二;明天是星期二。所以今天是星期一。
(3)若今天是星期一,则明天是星期三;明天不是星期三。所以今天不是星期一。
(4)若今天是星期一,则明天是星期二;今天不是星期一。所以明天不是星期二。
(5)若今天是星期一,则明天是星期二或星期三。
(6)今天是星期一当且仅当明天是星期三;今天不是星期一。所以明天不是星期三。
2. 构造下面推理的证明:
(1)前提:p→(q→r), p, q
结论:r∨s
(2)前提:p→q, ┐(q∧r), r 结论:┐p
(3)前提:p→q
结论:p→(p∧q)
(4)前提:q→p, qs, st, t∧r 结论:p∧q
(5)前提:p→r, q→s, p∧q 结论:r∧s
(6)前提:┐p∨r, ┐q∨s, p∧q 结论:t→(r∨s)
3. 用附加前提法证明下面各推理:
(1)前提:p→(q→r), s→p, q
结论:s→r
(2)前提:(p∨q)→(r∧s),(s∨t)→u
结论:p→u
4. 用归谬法证明下面推理:
(1)前提:p→┐q, ┐r∨q, r∧┐s
结论:┐p
(2)前提:p∨q, p→r, q→s
结论:r∨s
5. 构造下面推理的证明。
(1)如果小王是理科学生,他必学好数学;如果小王不是文科生,他必是理科生;小王没学好数学。所以,小王是文科生。
(2)明天是晴天,或是雨天;若明天是晴天,我就去看电影;若我看电影,我就不看书。所以,如果我看书,则明天是雨天。答案
1.设p:今天是星期一,q:明天是星期二,r:明天是星期三。
(1)推理的形式结构为
(p→r)∧p→r
此形式结构为重言式,即
(p→r)∧pr 所以推理正确。
(2)推理的形式结构为
(p→q)∧q→p
此形式结构不是重言式,故推理不正确。
(3)推理形式结构为
(p→r)∧┐r→┐p
此形式结构为重言式,即
(p→r)∧┐r┐p
故推理正确。
(4)推理形式结构为
(p→q)∧┐p→┐q
此形式结构不是重言式,故推理不正确。
(5)推理形式结构为
p→(q∨r)它不是重言式,故推理不正确。
(6)推理形式结构为(pr)∧┐p→┐r
此形式结构为重言式,即(pr)∧┐p┐r
故推理正确。
推理是否正确,可用多种方法证明。证明的方法有真值表法、等式演算法。证明推理正确还可用构造证明法。
下面用构造证明法证明(6)推理正确。
前提: pr, ┐p
结论: ┐r
证明: ① pr 前提引入
②(p→r)∧(r→p)①置换
③ r→p ②化简律
④ ┐p 前提引入 ⑤ ┐r ③④拒取式
所以,推理正确。2.
(1)证明:
①p→(q→r)②p ③q→r ④q ⑤r ⑥r∨s
前提引入 前提引入 ①②假言推理 前提引入 ③④假言推理 ⑤附加律
(2)证明:
①┐(q∧r)②┐q∨┐r ③r ④┐q ⑤p→q ⑥┐p
前提引入 ①置换 前提引入 ②③析取三段论 前提引入 ④⑤拒取式
(3)证明:
①p→q ②┐p∨q
③(┐p∨q)∧(┐p∨p)④┐p∨(p∧q)⑤p→(p∧q)
前提引入 ①置换 ②置换 ③置换 ④置换
也可以用附加前提证明法,更简单些。
(4)证明:
①st 前提引入 ①置换 ②化简 ②(s→t)∧(t→s)③t→s
④t∧r ⑤t ⑥s ⑦qs ⑧(s→q)∧(q→s)⑨s→q ⑩q q→p p p∧q
前提引入 ④化简 ③⑤假言推理 前提引入 ⑦置换 ⑧化简 ⑥⑨假言推理 前提引入 ⑩⑩
假言推理 合取
(5)证明:
①p→r ②q→s ③p∧q ④p ⑤q ⑥r ⑦s ⑧r∧s
前提引入 前提引入 前提引入 ③化简 ③化简 ①④假言推理 ②⑤假言推理 ⑥⑦合取
(6)证明:
①t ②┐p∨r ③p∧q ④p ⑤r ⑥r∨s
附加前提引入 前提引入 前提引入 ③化简
②④析取三段论 ⑤附加
说明:证明中,附加提前t,前提┐q∨s没用上。这仍是正确的推理。
3.(1)证明:
①s 附加前提引入
②s→p ③p ④p→(q→r)⑤q→r ⑥q ⑦r
前提引入 ①②假言推理 前提引入 ③④假言推理 前提引入 ⑤⑥假言推理
(2)证明:
①p ②p∨q
附加前提引入 ①附加
③(p∨q)→(r∧s)前提引入 ④r∧s ⑤s ⑥s∨t ⑦(s∨t)→u ⑧u
②③假言推理 ④化简 ⑤附加 前提引入 ⑥⑦假言推理
4.(1)证明:
①p ②p→┐q ③┐q ④┐r∨q ⑤┐r ⑥r∧┐s ⑦r ⑧┐r∧r
结论否定引入 前提引入 ①②假言推理 前提引入 ③④析取三段论 前提引入 ⑥化简 ⑤⑦合取
⑧为矛盾式,由归谬法可知,推理正确。
(2)证明:
①┐(r∨s)②p∨q ③p→r ④q→s ⑤r∨s
⑥┐(r∨s)∧(r∨s)
结论否定引入 前提引入 前提引入 前提引入 ②③④构造性二难 ①⑤合取
⑥为矛盾式,所以推理正确。
5.(1)
令p:小王是理科生,q:小王是文科生,r:小王学好数学。
前提:p→r, ┐q→p, ┐r
结论:q 证明:
①p→r ②┐r ③┐p ④┐q→p ⑤q
前提引入 前提引入 ①②拒取式 前提引入 ③④拒取式
(2)
令p:明天是晴天,q:明天是雨天,r:我看电影,s:我看书。
前提: p∨q, p→r, r→┐s
结论: s→q
证明:
①s ②r→┐s ③┐r ④p→r ⑤┐p ⑥p∨q ⑦q
附加前提引入 前提引入 ①②拒取式 前提引入 ③④拒取式 前提引入 ⑤⑥析取三段论
“离散数学”数理逻辑部分考核试题答案
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一、命题逻辑基本知识(5分)
1、将下列命题符号化(总共4题,完成的题号为学号尾数取4的余,完成1题。共2分)(0)小刘既不怕吃苦,又爱钻研。
解:p∧q,其中,P:小刘怕吃苦;q:小刘爱钻研。(1)只有不怕敌人,才能战胜敌人。
解:q→p,其中,P:怕敌人;q:战胜敌人。
(2)只要别人有困难,老张就帮助别人,除非困难已经解决了。
解:r→(p→p),其中,P:别人有困难;q:老张帮助别人;r:困难解决了。(3)小王与小张是亲戚。
解:p,其中,P:小王与小张是亲戚。
2、判断下列公式的类型(总共5题,完成的题号为学号尾数取5的余,完成1题。共1分)(0)A:((pq)((pq)(pq))) r(1)B:(p(qp))(rq)(2)C:(pr)(qr)(3)E:p(pqr)(4)F:(qr)r 解:用真值表判断,A为重言式,B为矛盾式,C为可满足式,E为重言式,F为矛盾式。
3、判断推理是否正确(总共2题,完成的题号为学号尾数取2的余,完成1题。共2分)
(0)设y=2|x|,x为实数。推理如下:如y在x=0处可导,则y在x=0处连续。发现y在x=0处连续,所以,y在x=0处可导。
解:设y=2|x|,x为实数。令P:y在x=0处可导,q:y在x=0处连续。由此,p为假,q为真。本题推理符号化为:(pq)qp。由p、q的真值,计算推理公式真值为假,由此,本题推理不正确。(1)若2和3都是素数,则6是奇数。2是素数,3也是素数。所以,5或6是奇数。
解:令p:2是素数,q:3是素数,r:5是奇数,s:6是奇数。由此,p=1,q=1,r=1,s=0。本题推理符号化为:((p q)→s)p q)→(r s)。计算推理公式真值为真,由此,本题推理正确。
二、命题逻辑等值演算(5分)
1、用等值演算法求下列公式的主析取范式或主合取范式(总共3题,完成的题号为学号尾数取3的余,完成1题。共2分)
(0)求公式p→((q∧r)∧(p∨(q∧r)))的主析取范式。
解:p→((q∧r)∧(p∨(q∧r))) p∨(q∧r∧p)∨(q∧r∧q∧r)
p∨(q∧r∧p)∨0 (p∧q∧r)∨(p∧1∧1)∨(q∧r∧p)(p∧(q∨q)∧(r∨r))∨(q∧r∧p)(p∧(q∨q)∧(r∨r))∨m7 (p∧q∧r)∨(p∧q∧r)∨(p∧q∧r)∨(p∧q∧r)∨m7 m0∨m1∨m2∨m3∨m7.(1)求公式((p→q))∨(q→p)的主合取范式。
解:((p→q))(q→p)
(p→q)(p→q)(p→q) pq M2.
(2)求公式(p→(p∨q))∨r的主析取范式。
解:(p→(pq))r p(pq)r (ppq r)1 m0∨m1∨m2∨m3∨m4∨m5∨m6∨m7.2、应用分析(总共2题,完成的题号为学号尾数取2的余,完成1题。共3分)
(0)某村选村委,已知赵炼玉、钱谷王、孙竹湾被选进了村委,三村民甲、乙、丙预言:
甲预言:赵炼玉为村长,钱谷王为村支书。
乙预言:孙竹湾为村长,赵炼玉为村支书。
丙预言:钱谷王为村长,赵炼玉为村妇女主任。
村委分工公布后发现,甲乙丙三人各预测正确一半。赵炼玉、钱谷王、孙竹湾各担任什么职务? 解:设P1:赵炼玉为村长,p2:钱谷王为村长,p3:孙竹湾为村长,q1:赵炼玉为村支书,q2: 钱谷王为村支书,r1:赵炼玉为村妇女主任。
判断公式F((p1q2)(p1q2))((p3q1)(p3q1))((p2r1)(p2r1))
p1q2p3q1q2r11q2p3r1,由此,钱谷王为村支书,孙竹湾为村长,赵炼玉为村妇女主任。
说明:p1、p2、p3有且仅有一个为真,q1、q2有且仅有一个为真。一个人不能担任两职,一个职务不可由两人同时担任。
(1)某公司派赵、钱、孙、李、周五人出国学习。选派条件是:
① 若赵去,钱也去。② 李、周两人必有一人去。
③ 钱、孙两人去且仅去一人。④ 孙、李两人同去或同不去。⑤ 如周去,则赵、钱也同去。如何选派他们出国?
解:① 设p:派赵去,q:派钱去,r:派孙去,s:派李去,u:派周去。
②(1)(pq)
(2)(su)
(3)((qr)(qr))
(4)((rs)(rs))
(5)(u(pq))
③(1)~(5)构成的合取式为:
A=(pq)(su)((qr)(qr))((rs)(rs))(u(pq))(pqrsu)(pqrsu)由此可知,A的成真赋值为00110与11001,因而派孙、李去(赵、钱、周不去),或派赵、钱、周去(孙、李不去)。
三、命题逻辑推理(5分)
在自然推理系统中,构造下列推理过程(总共3题,完成的题号为学号尾数取3的余,完成1题。共5分)(0)如果张老师出国,则若李老师出国,王老师出国。现在的情况是张老师与李老师都要出国。所以,王老师不出国,则孙老师出国。解:形式化:
p:张老师出国;q:李老师出国;r:王老师出国;s:孙老师出国。前提:p(qr),pq 结论:rs 证明:① p(qr)
【前提引入】
② p(qr) pqr
【①置换】 ③ pq
【前提引入】
④ r
【②③假言推理】 ⑤ r s
【④附加规则】 ⑥ r∨s
【⑤置换】
⑦ rs
【⑥置换】
证毕。
(1)若张同学与李同学是乐山人,则王同学是雅安人,若王同学是雅安人,则他喜欢吃雅鱼,然而,王同学不喜欢吃雅鱼,张同学是乐山人。所以,李同学不是乐山人。解:形式化:
p:张同学是乐山人;q:李同学是乐山人;r:王同学是雅安人;s:王同学喜欢吃雅鱼。前提:(pq) r,r s,s,p 结论:q 证明:①(pq) r
【前提引入】
② r s
【前提引入】
③(pq) s
【①②假言三段论】 ④ s
【前提引入】 ⑤ (pq)
【③④拒取式】 ⑥ pq
【⑤置换】 ⑦ p
【前提引入】
⑧ q
【⑥⑦析取三段论】
证毕。
(2)若n是偶数并且大于5,则m是奇数。只有n是偶数,m才大于6。现有n大于5。所以,若m大于6,则m是奇数。解:形式化:
p:n是偶数;q:n大于5;r:m是奇数;s:m大于6。前提:(pq) r,s p,q 结论:s r 证明:① q
【前提引入】
② sq
【①附加规则】(这是证明的关键)③ s q
【②置换】 ④ s p
【前提引入】 ⑤(s q)q(s p)
【③④合取】 ⑥ s(pq)
【⑤置换】 ⑦(pq) r
【前提引入】
⑧ sr
【⑥⑦假言三段论】
证毕。四、一阶逻辑的基本概念(5分)
1、一阶逻辑命题形式化(总共6题,完成的题号为学号尾数取6的余,完成1题。共2分)(0)人人都生活在地球上。
解:x(F(x)→G(x)),其中,F(x):x是人,G(x):x生活在地球上。(1)有的人长着金色的头发。
解:x(F(x)G(x)),其中,F(x):x是人,G(x):x长着金色的头发。(2)没有能表示成分数的无理数。
解:x(F(x)G(x)),其中,F(x):x是无理数,G(x):x能表示成分数。(3)说所有的男人比所有的女人力气大是不正确的。
解:xy(F(x) G(y)→S(x,y)),其中,F(x):x是男人,G(x):x是女人,S(x,y):x比y力气大。(4)有的学生不住在校内。
解:x(F(x)G(x)),其中,F(x):x是学生,G(x):x住在校内。(5)说有的男人比所有的女人力气大是正确的。解:x(F(x) y(G(x)→S(x,y))),其中,F(x):x是男人,G(x):x是女人,S(x,y):x比y力气大。
2、给出下列公式的一个成真解释和一个成假解释(总共3题,完成的题号为学号尾数取3的余,完成1题。共3分)
(0)x(F(x) G(x))解:取解释I1:个体域为人的集合,F(x):x是男人,G(x):x是女人。
则在I1解释下,x(F(x) G(x))为真命题。
取解释I2:个体域为人的集合,F(x):x是中国人,G(x):x是美国人。
则在I2解释下,x(F(x) G(x))为假命题。
(1)x(F(x) G(x) H(x))解:取解释I1:个体域为人的集合,F(x):x是教师,G(x):x是党员,H(x):x是班主任。
则在I1解释下,x(F(x) G(x) H(x))为真命题。
取解释I2:个体域为人的集合,F(x):x是男人,G(x):x是女人,H(x):x是班主任。
则在I2解释下,x(F(x) G(x) H(x))为假命题。
(2)x(F(x)y(G(y) H(x,y)))解:取解释I1:个体域为整数集合,F(x):x是正整数,G(x):x是负整数,H(x,y):x比y大。则在I1解释下,x(F(x)y(G(y) H(x,y)))为真命题。
取解释I2:个体域为自然数集合,F(x):x是奇数,G(x):x是偶数,H(x,y):x比y大。则在I2解释下,x(F(x)y(G(y) H(x,y)))为假命题。五、一阶逻辑等值演算(5分)
1、证明等值式(总共2题,完成的题号为学号尾数取2的余,完成1题。共1分)(0)证明等值式:x(A(x)B) xA(x)B。证明:x(A(x)B) x(A(x)B) xA(x)B x A(x)B x A(x)→B。
(1)证明等值式:x(A(x)B)xA(x)B。解:x(A(x)B) x(A(x)B) x A(x)B x A(x)B x A(x)→B
2、给出下列公式的前束范式(总共4题,完成的题号为学号尾数取4的余,完成1题。共2分)(0)x(F(x)→G(x))解:x(F(x)→G(x)) x (F(x)G(x)) x(F(x) G(x))(1)x(F(x) G(x))解:x(F(x) G(x)) x (F(x)G(x)) x(F(x) G(x)) x(F(x)→G(x))(2)yF(x,y)xG(x,y,z)解:yF(x,y)xG(x,y,z) yF(u,y)xG(x,v,z) y x(F(u,y)G(x,v,z))(3)xF(x)→y(G(x,y)H(x,y))解:xF(x)→y(G(x,y)H(x,y)) zF(z)→y(G(x,y)H(x,y)) z(F(z)→y(G(x,y)H(x,y))) zy(F(z)→(G(x,y)H(x,y)))
3、例证(总共2题,完成的题号为学号尾数取2的余,完成1题。共2分)(0)举例说明“对无分配律”。
解:对无分配律指:不存在等价关系x(A(x)B(x))xA(x)xB(x)。例如,取解释I:个体域为人的集合,F(x):x是男人,G(x):x是女人。x(A(x)B(x))的真值为真,而xA(x)xB(x)的真值为假。
(1)举例说明“对无分配律”。
解:对无分配律指:不存在等价关系x(A(x)B(x)) x A(x)x B(x)。例如,取解释I:个体域为人的集合,F(x):x是男人,G(x):x是女人。x(A(x)B(x))的真值为假,而x A(x)x B(x))的真值为真。
六、一阶逻辑推理(5分)
在自然推理系统中,构造下列推理过程(总共2题,完成的题号为学号尾数取2的余,完成1题。共5分)(0)每个喜欢步行的人都不喜欢骑自行车,每个人或者喜欢骑自行车或者喜欢乘汽车,有的人不喜欢乘汽车。所以,有的人不喜欢步行。(个体域为人类集合)解:形式化:
F(x):x喜欢步行;G(x):x喜欢骑自行车;H(x):x喜欢乘汽车。前提:x(F(x)→G(x)),x(G(x)H(x)),xH(x)结论:xF(x)证明:① x(F(x)→G(x))
【前提引入】
② F(y)→G(y)
【-】
③ x(G(x)H(x))
【前提引入】 ④ G(y)H(y)
【-】 ⑤ G(y)→H(y)
【④置换】
⑥ F(y)→H(y)
【②⑤假言三段论】 ⑦ H(y)→F(y)
【⑥置换】 ⑧ H(y)→x F(x)
【⑦ + 】 ⑨ xH(x)→x F(x)
【⑧ + 】 ⑩ xH(x)
【前提引入】 ⑾ x F(x)
【⑨⑩假言推理】
证毕。
(1)每个科学工作者都是刻苦钻研的,每个刻苦钻研而又聪明的人在他的事业中都将获得成功。王大海是科学工作者,并且聪明。所以,王大海在他的事业中将获得成功。(个体域为人类集合)解:形式化:
F(x):x是科学工作者;G(x):x刻苦钻研;H(x):x聪明;I(x):x事业成功;a:王大海。前提:x(F(x)→G(x)),x(G(x)H(x)→I(x)),F(a),H(a)。结论:I(a)证明:① F(a)
【前提引入】
② x(F(x)→G(x))
【前提引入】 ③ F(a)→G(a)
【②-】
④ G(a)
【①③假言推理】 ⑤ H(a)
【前提引入】 ⑥ x(G(x)H(x)→I(x))
【前提引入】 ⑦ G(a)H(a)→I(a)
【⑥-】 ⑧ G(a)H(a)
【④⑤合取】
⑨ I(a)
【⑦⑧假言推理】
证毕。