第1章 命题逻辑
本章介绍命题逻辑的基本知识、基本思想和方法。命题逻辑又称命题演算,是以命题为研究对象、以推理中前提和结论之间的形式关系为研究目的的逻辑学科,包括命题与联结词、命题公式(特别是真值���技术)、等值演算、命题公式的范式、联结词的功能完全集、永真蕴涵式、命题逻辑的推理理论、命题逻辑推理的机械化方法等。
1.1 命题与联结词
1.1.1 命题基本概念
命题对于命题逻辑来说是一个原始的概念,因此不能在命题逻辑的范围内给出它的**定义,只能描述它的性质。
【定义1.1】在经典命题逻辑中,把能判断真假但不能既真又假的陈述句的内容称为命题。
命题必须为陈述句的内容,而不是陈述语句。有关语句的介绍可见第6章。
为了说明命题是陈述语句的内容,通常在陈述语句外面加引号来表示命题。例如,陈述语句:3是素数。构成的命题是“3是素数”,即3是素数是语句(不是命题),“3是素数”是命题。
命题必须具有真假值。疑问句、祈使句、感叹句的内容没有真假之分,所以它们不是命题。例如,“北京是中国的首都”是命题;“关门!”,“你上哪里?”这种命令和问话语句其内容不能判断真假,所以不是命题;“太阳系外有外星人”,目前人类尚无法确定其真假,但从事物的本质而论,该语句的内容是可分辨真假的,所以它也是命题。
顾名思义,离散数学是研究离散对象及其相互间关系的一个数学分支,它的基本内容已出现在现代科学技术的各个领域。例如,计算机科学、程序设计、计算机网络、信息论与编码、通信理论、现代密码学、数字信号处理和形式语言等都与离散数学密切相关。正因为如此,离散数学在国际上已受到高度重视,在我国也已成为理工科高等院校各专业的重要基础课,尤其是计算机和应用数学专业。
离散数学的内容非常广泛,它至少包含了数理逻辑、集合论、代数学、组合数学、数论、图论、计算理论和复杂性理论、复杂网络以及协同网络计算等内容。这些内容里面又细分了许多个分支学科,包含了当前国际前沿的数学和科学技术理论研究课题。在已出版的众多离散数学教科书及其习题解答中,大部分都是介绍那些应用广泛且易理解、可接受的基本知识和方法。我们也出版了一本《离散数学学习指导》,该书的写作风格类似于国外流行的Schaum’s Outline Series教材,在内容上则增加了“密码学”或“信息**理论”的数学基础内容,使离散数学的基本内容有了一些扩展。而本书是在《离散数学学习指导》的基础上编写的一本适应面广、内容适中的离散数学教材。
全书共五篇,依次为数理逻辑、集合论、代数系统、组合分析与算法数论、图论,分成14章:命题逻辑,谓词逻辑,集合,关系,函数,半群、语言和自动机,群、环和域,格与布尔代数,组合分析,算法数论,无向图,平面图与图着色,有向图,树。各章都尽量安排了“应用”,试图让学生学以致用。其中,有些应用是对科技进步产生重要作用的,例如,自动定理证明、数字电路、语言与有限自动机、基于身份的密码设计等;有些应用在科学理论上意义重大,例如,超越数无穷的集合论证明等。另外,第10章(算法数论)还引进了*新的研究成果,特别是近几年才产生的“双线性配对与基于身份的密码”,供读者选学。