Именно она используется для вычисления логических операций. Рассмотрим ниже все самые элементарные логические операции в информатике. Ведь если задуматься, именно они используются при создании логики вычислительных машин и приборов.

Отрицание

Перед тем как начать подробно рассматривать конкретные примеры, перечислим основные логические операции в информатике:

• отрицание;
• сложение;
• умножение;
• следование;
• равенство.

Также перед началом изучения логических операций стоит сказать, что в информатике ложь обозначается "0", а правда "1".

Для каждого действия, как и в обычной математике, используются следующие знаки логических операций в информатике: ¬, v, &, ->.

Каждое действие возможно описать либо цифрами 1/0, либо просто логическими выражениями. Начнём рассмотрение математической логики с простейшей операции, использующей всего одну переменную.

Логическое отрицание - операция инверсии. Суть заключается в том, что если исходное выражение - истина, то результат инверсии - ложь. И наоборот, если исходное выражение - ложь, то результатом инверсии станет - правда.

При записи этого выражения используется следующее обозначение "¬A".

Приведём таблицу истинности - схему, которая показывает все возможные результаты операции при любых исходных данных.

То есть, если у нас исходное выражение - истина (1), то его отрицание будет ложным (0). А если исходное выражение - ложь (0), то его отрицание - истина (1).

Сложение

Оставшиеся операции требуют наличия двух переменных. Обозначим одно выражение -

А, второе - В. Логические операции в информатике, обозначающие действие сложения (или дизъюнкция), при написании обозначаются либо словом "или", либо значком "v". Распишем возможные варианты данных и результаты вычислений.

1. Е=1, Н=1 ,тогда Е v Н = 1. Если оба тогда и их дизъюнкция также истинна.
2. Е=0, Н=1 ,в итоге Е v Н = 1. Е=1, Н=0 , тогда Е v Н= 1. Если хотябы одно из выражений истинно, тогда и результат их сложения будет истиной.
3. Е=0, Н=0 ,результат Е v Н = 0. Если оба выражения ложны, то их сумма также - ложь.

Для краткости создадим таблицу истинности.

Умножение

Разобравшись с операцией сложения, переходим к умножению (конъюнкции). Воспользуемся теми же обозначениями, которые были приведены выше для сложения. При письме логическое умножение обозначается значком "&", либо буквой "И".

1. Е=1, Н=1 ,тогда Е & Н = 1. Если оба тогда их конъюнкция - истина.
2. Если хотя бы одно из выражений - ложь, тогда результатом логического умножения также будет ложь.

• Е=1, Н=0, поэтому Е & Н = 0.
• Е=0, Н=1, тогда Е & Н = 0.
• Е=0, Н=0, итог Е & Н = 0.

Следствие

Логическая операция следования (импликация) - одна из простейших в математической логике. Она основана на единственной аксиоме - из правды не может следовать ложь.

1. Е=1, Н=, поэтому Е -> Н = 1. Если пара влюблена, то они могут целоваться - правда.
2. Е=0, Н=1, тогда Е -> Н = 1. Если пара не влюблена, то они могут целоваться - также может быть истиной.
3. Е=0, Н=0, из этого Е -> Н = 1. Если пара не влюблена, то они и не целуются - тоже правда.
4. Е=1, Н=0, результатом будет Е -> Н = 0. Если пара влюблена, то они не целуются - ложь.

Для облегчения выполнения математических действий также приведём таблицу истинности.

Равенство

Последней рассмотренной операцией станет логическое тождественное равенство или эквивалентность. В тексте оно может обозначаться как "...тогда и только тогда, когда...". Исходя из этой формулировки, напишем примеры для всех исходных вариантов.

1. А=1, В=1, тогда А≡В = 1. Человек пьёт таблетки тогда и только тогда, когда болеет. (истина)
2. А=0, В=0, в итоге А≡В = 1. Человек не пьёт таблетки тогда и только тогда, когда не болеет. (истина)
3. А=1, В=0, поэтому А≡В = 0. Человек пьёт таблетки тогда и только тогда, когда не болеет. (ложь)
4. А=0, В=1 ,тогда А≡В = 0. Человек не пьёт таблетки тогда и только тогда, когда болеет. (ложь)

Свойства

Итак, рассмотрев простейшие в информатике, можем приступить к изучению некоторых их свойств. Как и в математике, у логических операций существует свой порядок обработки. В больших логических выражениях операции в скобках выполняются в первую очередь. После них первым делом подсчитываем все значения отрицания в примере. Следующим шагом станет вычисление конъюнкции, а затем дизъюнкции. Только после этого выполняем операцию следствия и, наконец, эквивалентности. Рассмотрим небольшой пример для наглядности.

А v В & ¬В -> В ≡ А

Порядок выполнения действий следующий.

1. В&(¬В)
2. А v(В&(¬В))
3. (А v(В&(¬В)))->В
4. ((А v(В&(¬В)))->В)≡А

Для того чтобы решить этот пример, нам потребуется построить расширенную таблицу истинности. При её создании помните, что столбцы лучше располагать в том же порядке, в каком и будут выполняться действия.

Как мы видим, результатом решения примера станет последний столбец. Таблица истинности помогла решить задачу с любыми возможными исходными данными.

Заключение

В этой статье были рассмотрены некоторые понятия математической логики, такие как информатика, свойства логических операций, а также - что такое логические операции сами по себе. Были приведены некоторые простейшие примеры для решения задач по математической логике и таблицы истинности, необходимые для упрощения этого процесса.

Класс: 4

Тип урока – изучение нового материала.

Форма проведения урока – комбинированный урок с применением ИКТ.

Цель урока: познакомить с понятиями “истина” и “ложь”;

Задачи урока:

• Обучающие : научить оценивать простейшие высказывания с точки зрения истинности и ложности, с назначением инструмента «пипетка» в графическом редакторе Paint.
• Развивающие : развивать способности анализировать и синтезировать.
• Воспитательные : воспитывать положительные качества личности в образовательном процессе.

Предварительная подготовка: стихи-загадки, сигнальные карточки.

ТСО: компьютер, мультимедиапроектор, интерактивная доска, презентация (Power Point)

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Оргмомент (1 мин.)

Здравствуйте, здравствуйте,
Гости дорогие!
Люди свойские, простые…
Милости просим,
Будьте, как дома,
Знакомьтесь со всем,
Что ещё незнакомо.
Здравствуйте, мои друзья!
Снова вместе вы и я.
Вы настройтесь на работу
И послушайте меня.
Дам сейчас я вам заданье,
Чтобы цель определить
И в течение урока
Все задачи нам раскрыть.

(В руках у учителя стихи-загадки).

2. Подготовка к восприятию нового материала (3 мин.)

Вы прослушали стихи,
Чем особенны они?
Где здесь правда,
А где ложь –
Всё ты сразу разберёшь?

(Учитель читает стихи-загадки)

Поля весело бежит
К речке по дорожке,
А для этого нужны
Нашей Поле… рожки (ножки)
Поля ягодки берёт
По две, по три штучки,
А для этого нужны
Нашей Поле… щучки (ручки)
Поля слушает в лесу,
Как кричат кукушки,
А для этого нужны
Нашей Поле… сушки (ушки)
Поля ядрышки грызёт,
Падают скорлупки,
А для этого нужны
Нашей Поле… шубки (зубки)

3. Постановка цели (2 мин.)

4. Новый материал (5 мин.)

Сегодня два понятия
Подробно разберем,
Правда и неправда
Мы в жизни их зовем.
Но в математике,
То “истина” и “ложь”

– “Истина” и “ложь” относятся к понятиям. Давайте вспомним, что такое понятие ? (Дети отвечают.)
– Понятие – это объект внутреннего и виртуального мира, т.е. мира идей и мыслей человека.
– Молодцы!
– Ребята, на какие группы делятся понятия?
Ответы детей: Совместимые и несовместимые понятия.

Определи истинные высказывания.

2 + 2 = 4
2 + 2 = 5
2 + 3 = 5

Выполнение задания в тетради №3.

Цель: повторить и закрепить знания о ложных вы­сказываниях, умения различать истинные и лож­ные высказывания.

Приложение 1 . Слайд 10

– Укажи ложные суждения:

• Все крокодилы летают.
• Компьютер – помощник человека при счете.
• Телефон служит средством связи.
• 10 делится на 3 без остатка.

Выполнение задания в тетради №4.

Цель: сформировать представление о том, что вы­сказывание может быть представлено в различных формах. ПИСЬМЕННО. Выбери нужное.

Результатом обработки информации может быть устное высказывание, высказывание в виде текста, рисунка, схемы, формулы.

ДА НЕТ

Приложение 1 . Слайды11-14

Выполнение задания в тетради №5. (3 мин.)

Цель: научиться определять истинность и ложность высказываний на основе анализа графически или текстом представленной информации.

Обработай графическую и текстовую информацию и укажи истинные суждения буквой «И», а ложные суждения – буквой «Л» по образцу. ИЛИ в информатике истина записывается 1, а ложь – 0. Запишите с помощью цифр.

5. Физминутка (1 мин.)

Игра “Истина – ложь”

– Устали? Выпрямитесь, сядьте ровно.

Разотрите все ладошки,
Приготовьте для хлопков,
Если, правда – вы топайте,
Если ложь – то хлопайте.

1. Земля круглая.
2. Ботаника – наука о животных.
3. Сегодня на дворе лето.
4. 8 X 5 = 40.
5. Предложение состоит из слов.
6. Клён, тополь, берёза – хвойные деревья.
7. Александр Иванович Пушкин.

Хлопать все вы мастера,
А составить предложение
Трудно, будет вам, друзья?
Истина всегда важна
И придумать предложение

Не составит вам труда?
Ложь вредна, но станем мы
На минутку все лгуны
И составим предложение,
В нём неправду ты найди.

6. Выполнение задания в рабочей тетради с помощью рисунка САМОСТОЯТЕЛЬНО. (2 мин.)

Цель: научиться формулировать высказывание по рисунку, удовлетворяющее заданным требованиям истинности или ложности. Придумать 1 предложение истинное, другое ложное.

– Молодцы ребята!

Много вы уже узнали,
Мы играли и решали,
Выясняли, где здесь ложь,
А где, правда,
Ты поймешь?

– Выполним задание в графическом редакторе Paint.

7. Компьютерный практикум (10-12 мин.)

НАДО ПОМНИТЬ ТБ на уроке.
Не трогать экран монитора.
ОТКРЫТЬ РИСУНОК с помощью Paint. Определить истину и ложь и исправить, если есть ложь на истину. С помощью инструментов графического редактора Paint.
С помощью инструмента «пипетка».

Поразмыслить должен сам.
Выполняй задание тихо,
И соседу не мешай.

8. Физкультминутка для глаз (1 мин.)

9. Домашнее задание (2 мин.)

– Написать сказку-небылицу.

10. Итог занятия (2 мин.)

– С чем вы познакомились? (Ответы детей)
– Что такое истина, ложь? (Ответы детей)
– Чему научились вы сегодня? (Работать с инструментом пипетка)

11. Выставление оценок за урок (2 мин.)

Вы истину нам расскажите,
А ложь вы в себе сохраните.
Подошёл к концу урок,
Заливается звонок.
Дружно выйдем из-за парт
Глубоко вздохнём, вот так…

Цель

Понять , что такое истинное высказывание и ложное высказывание.

Научиться приводить примеры истинно го высказывания и ложного высказывания.

Понять

Понятия «истина» и «ложь» имеют в информатике очень большое значение.

В результате размышления человек может высказать своё мнение, которое есть результат обработки полученной им информации. Если он выразит вслух свое мнение, это будет высказывание .

Высказывание может быть истинным или ложным .

Рассмотрим два математических высказывания, одно из которых истинное, а другое ложное:

1. 2 + 2 = 4
2. 2 + 2 = 5

«2 + 2 = 4» - это истинное математическое высказывание, потому что оно верно отражает действительность. Значение второго выражения «2 + 3 = 5» не соответствует истине. Это ложное высказывание.

Понятия «истина» и «ложь» - непересекающиеся. Высказывание может быть либо истинным, либо ложным. Третьего не дано.

Приведём примеры истинных высказываний:

«Девять делится на три»; «Дети любят играть»; «Брошенный вверх камень падает на землю»; «Дети со временем становятся взрослыми».

Все эти высказывания истинные, так как их смысл соответствует действительности. Примеры ложных высказываний:

«10 делится на 3 без остатка»; «ласточки не летают, а куры летают»; «Дети старше своих родителей», «Планета Земля больше Солнца».

Эти высказывания ложные, так как их смысл действительности не соответствует.

Высказывание человека, составленное им в результате обработки информации, может оказаться истинным, а может - ложным. Рассмотрим пример двух высказываний, которые могут быть получены в результате анализа графической информации:

Выполни

План действий

1. Используя предложенные слова, сформируй в рабочей тетради и в текстовом редакторе истинные высказывания: компьютер, мобильный телефон, устройство, передача информации;
   • дождь, снег, пасмурная погода;
   • 8, 12, 444, чётные числа;
   • 435, 851, 997, трёхзначные числа.
2. Сохрани файл под именем «Истинные высказывания» в папке «Моё портфолио».

Главное

• В результате размышлений (обработки информации) человек может составить высказывание (выразить своё мнение).
• Высказывание, которое соответствует действительности, - истинное.
• Высказывание, которое действительности не соответствует, - ложное.

Знать

1. Прочитай высказывания и определи, истинные они или ложные:
   • 16: 2 = 9
   • 721 - это шестизначное число. Компьютер может работать без процессора.
   • Отличник - это ученик, который плохо учится.
   • Учебник - источник информации для школьников.
2. Приведи пример истинного высказывания из области математики.
3. Оцени истинность высказывания: «Муравей больше слона». Если оно ложное, то замени одно слово, чтобы получилось истинное высказывание.
4. Придумай два повествовательных предложения таких, чтобы одно из них было истинным высказыванием, а другое - ложным.

Уметь

Выполни задания в рабочей тетради № 1.

Выполни на компьютере задания к параграфу из раздела УМЕТЬ компакт-диска.

Прочитай на досуге в книге «Расширь свой кругозор» текст «Искажение информации».

Логика широко используется не только в жизни, но и в реализации работы цифровой техники, в том числе и компьютеров. Цифровая техника содержит так называемые логические элементы, которые реализуют те или иные логические операции.

В логике используются простые и составные логические высказывания (повествовательные утверждения), которые могут быть истинными (1 ) или ложными (0 ).

Пример простых высказываний:

• "Москва - столица России" (1)
• "Дважды два - три" (0)
• "Здорово!" (не является высказыванием)

Для объединения нескольких простых высказываний в одно составное используют логические операции. Существуют три базовые логические операции: И, ИЛИ, НЕ.

Порядок операций:

1. действия в скобках, операции сравнения (<, ≤, >, ≥, =, ≠)

Рассмотрим каждую из трех операций отдельно.

1. Операция НЕ меняет значение логического высказывания на противоположное. Эта операция носит также названия "инверсия", "логическое отрицание". Знак операции: ¬

Таблица истинности:

2. Операция И для составного высказывания дает истину только тогда, когда истинны все входящие простых высказывания. Данную операцию можно также называть как "логическое умножение" или "конъюнкция". Знак операции: , & , /\

Таблица истинности:

3. Операция ИЛИ для составного высказывания дает истину тогда, когда истинно хотя бы одно любое входящее простое высказывание. "Логическое сложение", "дизъюнкция". Знак операции: + , v

Примеры решения задач

Пример 1.

Для какого из приведённых чисел ложно высказывание:

НЕ (число > 50) ИЛИ (число чётное)?
1) 9 2) 56 3) 123 4) 8

Решение. Сначала выполняем сравнения в скобках, затем операция НЕ, в последнюю очередь - операция ИЛИ.

1) Подставим число 9 в выражение:
НЕ (9 > 50) ИЛИ (9 чётное)
НЕ (ложь) ИЛИ (ложь) = истина ИЛИ ложь = истина

9 нам не подходит, так как по условию мы должны получить ложь.

2) Подставим число 56 в выражение:
НЕ (56 > 50) ИЛИ (56 чётное)
НЕ (истина) ИЛИ (истина) = ложь ИЛИ истина = истина

56 тоже не подходит.

3) Подставим 123:
НЕ (123 > 50) ИЛИ (123 чётное)
НЕ (истина) ИЛИ (ложь) = ложь ИЛИ ложь = ложь

Число 123 подошло.

Эту задачу можно было решить и по-другому:
НЕ (число > 50) ИЛИ (число чётное)

Нам надо получить ложное значение. Мы видим, что операция ИЛИ будет выполняться в последнюю очередь. Операция ИЛИ даст ложь, когда оба выражения НЕ(число) и (число чётное) будут ложны.

Так как условие (число чётное) должно быть равно ложному значению, то сразу отвергаем варианты с числами 56, 8.

Итак, можно решать прямой подстановкой, что долго и может дать ошибку при вычислении выражения; или же можно решать задачу быстро, проанализировав все простые условия.

Ответ: 3)

Пример 2

Для какого из приведённых чисел истинно высказывание:

НЕ (Первая цифра чётная) И НЕ (Последняя цифра нечётная)?

1) 6843 2) 4562 3) 3561 4) 1234

Сначала выполняем сравнения в скобках, затем операции НЕ над скобками, в последнюю очередь - операция И. Все это выражение должно принимать истинное значение.

Так как операция НЕ меняет смысл высказывания на противоположный, мы может переписать это сложное выражение так:

(Первая цифра нечётная) И (Последняя цифра чётная) = истина

Как известно, логическое умножение И дает истину только тогда, когда истинны все простые высказывания. Таким образом, оба условия должны быть истинными:

(Первая цифра нечётная) = истина (Последняя цифра чётная) = истина

Как видно, подходит только число 1234

Ответ: 4)

Пример 3

Для какого из приведённых имён истинно высказывание:
НЕ (Первая буква гласная) И (Количество букв > 5)?

1) Иван 2) Николай 3) Семён 4) Илларион

Перепишем выражение:
(Первая буква не гласная) И (Количество букв > 5) = истина
(Первая буква согласная) И (Количество букв > 5) = истина

Продолжительность урока: 45 мин

Тип урока: комбинированный:

• проверка знаний – устная работа;
• новый материал – лекция;
• закрепление – практические упражнения;
• проверка знаний – задания для самостоятельной работы.

Цели урока:

• дать понятие таблицы истинности;
• закрепление материала предыдущего урока “Алгебра высказываний”;
• использование информационных технологий;
• привитие навыка самостоятельного поиска нового материала;
• развитие любознательности, инициативы;
• воспитание информационной культуры.

План урока:

1. Организационный момент (2 мин).
2. Повторение материала предыдущего урока (устный опрос) (4 мин).
3. Объяснение нового материала (12 мин).
4. Закрепление

• разбор примера (5 мин);
• практические упражнения (10 мин);
• задания для самостоятельной работы (10 мин).

Оборудование и программный материал:

• белая доска;
• мультимедийный проектор;
• компьютеры;
• редактор презентаций MS PowerPoint 2003;
• раздаточный справочный материал “Таблицы истинности”;
• демонстрация презентации “Таблицы истинности”.

Ход урока

I. Организационный момент

Мы продолжаем изучение темы “Основы логики”. На предыдущих уроках мы увидели, что логика достаточно крепко связана с нашей повседневной жизнью, а также увидели, что почти любое высказывание можно записать в виде формулы.

II. Повторение материала предыдущего урока

Давайте вспомним основные определения и понятия:

III. Объяснение нового материала

Последние два примера относятся к сложным высказываниям. Как же определить истинность сложных высказываний?

Мы говорили, что она вычисляется. Для этого в логике существуют таблицы для вычисления истинности составных (сложных) высказываний. Они называются таблицами истинности.

Итак, тема урока ТАБЛИЦЫ ИСТИННОСТИ.

3.1) Определение. Таблица истинности – это таблица, показывающая истинность сложного высказывания при всех возможных значениях входящих переменных (Рисунок 1).

3.2) Разберем подробнее каждую логическую операцию в соответствии с ее определением:

1. Инверсия (отрицание) – это логическая операция, которая каждому простому высказыванию ставит в соответствие составное высказывание, заключающееся в том, что исходное высказывание отрицается.

Эта операция относится только к одной переменной, поэтому для нее отведено только две строки, т.к. одна переменная может иметь одно из двух значений: 0 или 1.

2. Конъюнкция (умножение)– это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания истинны.

Легко увидеть, что данная таблица действительно похожа на таблицу умножения.

3. Дизъюнкция (сложение) – это логическая операция, которая каждым двум простым высказываниям ставит в соответствие составное высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания ложны.

Можно убедиться, что таблица похожа на таблицу сложения кроме последнего действия. В двоичной системе счисления 1 + 1 = 10, в десятичной – 1 + 1 = 2. В логике значения переменной 2 невозможно, рассмотрим 10 с точки зрения логики: 1 – истинно, 0 – ложно, т.о. 10 – истинно и ложно одновременно, чего быть не может, поэтому последнее действие строго опирается на определение.

4. Импликация (следование) – это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся ложным тогда и только тогда, когда условие истинное, а следствие ложно.

5. Эквиваленция (равносильность) – это логическая операция, ставящая в соответствие каждым двум простым высказываниям составное высказывание, являющееся истинным тогда и только тогда, когда оба исходных высказывания одновременно истинны или ложны.

Последние две операции были разобраны нами на предыдущем уроке.

3.3) Разберем алгоритм составления таблицы истинности для сложного высказывания:

3.4) Рассмотрим пример составления таблицы истинности для сложного высказывания:

Пример. Построить таблицу истинности для формулы: А U В -> ¬А U С.

Решение (Рисунок 2)

Из примера видно, что таблицей истинности является не все решение, а только последнее действие (столбец, выделенный красным цветом).

IV. Закрепление.

Для закрепления материала вам предлагается решить самостоятельно примеры под буквами а, б, в, дополнительно г–ж (Рисунок 3).

V. Домашнее задание, обобщение материала.

Домашнее задание дано вам также на экране монитора (Рисунок 4)

Обобщение материала: сегодня на уроке мы научились определять истинность составных высказываний, но больше с математической точки зрения, так как вам были даны не сами высказывания, а формулы, отображающие их. На следующих уроках мы закрепим эти умения и постараемся их применить к решению логических задач.