【主析取范式怎么求】在逻辑学中,主析取范式(Principal Disjunctive Normal Form, 简称PDNF)是命题逻辑中的一种标准形式,用于将一个命题公式转化为由“与”(合取)项组成的“或”(析取)表达式。它能准确地表示命题的真值情况,便于分析和计算。
以下是对如何求主析取范式的总结,并通过表格形式进行展示。
一、主析取范式的定义
主析取范式是指:一个命题公式等价于若干个极小项(minterm)的析取(即“或”关系)。每个极小项对应一个唯一的真值组合,且只在该组合下为真。
例如,对于两个命题变量 $ p $ 和 $ q $,极小项包括:
- $ \neg p \land \neg q $
- $ \neg p \land q $
- $ p \land \neg q $
- $ p \land q $
二、求主析取范式的步骤
步骤 | 内容说明 |
1 | 将原命题公式化为析取范式(DNF),即多个合取项的析取。 |
2 | 检查每个合取项是否为极小项。如果不是,则将其展开为极小项的析取。 |
3 | 去除重复的极小项。 |
4 | 按照一定的顺序排列剩余的极小项,得到最终的主析取范式。 |
三、示例解析
原命题公式:$ (p \rightarrow q) \land (q \rightarrow r) $
步骤1:化为析取范式
- $ p \rightarrow q \equiv \neg p \lor q $
- $ q \rightarrow r \equiv \neg q \lor r $
- 所以原式为:$ (\neg p \lor q) \land (\neg q \lor r) $
使用分配律展开:
$$
(\neg p \land \neg q) \lor (\neg p \land r) \lor (q \land \neg q) \lor (q \land r)
$$
注意:$ q \land \neg q $ 是矛盾式,可忽略。
所以简化后为:
$$
(\neg p \land \neg q) \lor (\neg p \land r) \lor (q \land r)
$$
步骤2:判断是否为极小项
- $ \neg p \land \neg q $:不是极小项(缺少 r 的信息)
- $ \neg p \land r $:也不是极小项(缺少 q 的信息)
- $ q \land r $:也不是极小项(缺少 p 的信息)
需要进一步展开这些合取项为极小项。
步骤3:展开为极小项
- $ \neg p \land \neg q $ 可扩展为:
- $ \neg p \land \neg q \land r $
- $ \neg p \land \neg q \land \neg r $
- $ \neg p \land r $ 可扩展为:
- $ \neg p \land q \land r $
- $ \neg p \land \neg q \land r $
- $ q \land r $ 可扩展为:
- $ p \land q \land r $
- $ \neg p \land q \land r $
合并后,去除重复项,得到所有极小项如下:
$$
\neg p \land \neg q \land r,\quad \neg p \land \neg q \land \neg r,\quad \neg p \land q \land r,\quad p \land q \land r
$$
步骤4:按顺序排列
按照字母顺序排列,主析取范式为:
$$
(\neg p \land \neg q \land \neg r) \lor (\neg p \land \neg q \land r) \lor (\neg p \land q \land r) \lor (p \land q \land r)
$$
四、总结表
步骤 | 内容 |
1 | 将原公式化为析取范式(DNF) |
2 | 展开非极小项为极小项 |
3 | 去除重复极小项 |
4 | 按顺序排列极小项,得到主析取范式 |
五、注意事项
- 主析取范式唯一,每个命题公式有且只有一个主析取范式。
- 极小项的数量等于命题变量数的幂次(如 n 个变量,则有 $ 2^n $ 个极小项)。
- 主析取范式可以用于验证逻辑等价性、简化逻辑表达式等。
通过以上步骤,你可以系统地求出任意命题公式的主析取范式,从而更清晰地理解其逻辑结构与真值分布。