Законы логики информатика егэ - Помощь в подготовке к экзаменам и поступлению

На уроке рассматривается разбор 15 задания ЕГЭ по информатике, дается подробное объяснение того, как решать подобные задачи

Содержание:

Объяснение задания 15 ЕГЭ по информатике
- Элементы математической логики
- Математическая логика и теория множеств
- Задания с отрезками и ДЕЛ
- Задания с поразрядной конъюнкцией
Решение заданий 15 ЕГЭ по информатике
- Задания с множествами
- Задания с отрезками на числовой прямой
- Задания с ДЕЛ
- Задания с поразрядной конъюнкцией
- Задания на поиск наибольшего или наименьшего числа А

15-е задание: «Основные законы алгебры логики»

Уровень сложности

— повышенный,

Требуется использование специализированного программного обеспечения

— нет,

Максимальный балл

— 1,

Примерное время выполнения

— 5 минут.

Проверяемые элементы содержания: Знание основных понятий и законов математической логики

До ЕГЭ 2021 года — это было задание № 18 ЕГЭ

Типичные ошибки и рекомендации по их предотвращению:

«Важно понимать, что выражение должно быть тождественно истинно, т.е. истинно при любых допустимых значениях переменных x и у, а не только при некоторых наборах значений»

ФГБНУ «Федеральный институт педагогических измерений»

Элементы математической логики

Для выполнения задания рекомендуется повторить следующие темы:

Преобразование логических операций:

операцию импликация можно преобразовать в операции ИЛИ и НЕ:

A → B = ¬ A ∨ B
или
A → B = A + B

операцию эквивалентность можно преобразовать:

A ↔ B = A ⊕ B = A ∧ B ∨ A ∧ B
или
A ↔ B = A ⊕ B = A · B + A · B

операцию XOR (сложение по модулю 2) можно преобразовать так:

A ⊕ B = (¬A ∧ B) ∨ (A ∧ ¬B)
или
A ⊕ B = (A · B) + (A · B)

Законы алгебры логики:

кроме того, могут пригодиться базовые аксиомы и формулы:

Закон двойного отрицания:	¬¬ A = A
Закон исключения третьего:	A ∧ ¬ A = 0 или A · A = 0 A ∨ ¬ A = 1 или A + A = 1
Закон повторения (идемпотентности):	A ∧ A = A или A · A = A A ∨ A = A или A + A = A
Законы исключения логических констант:	A ∧ 0 = 0 A ∧ 1 = A A ∨ 0 = A A ∨ 1 = 1
Переместительный (коммутативный) закон:	A ∧ B = B ∧ A A ∨ B = B ∨ A
Сочетательный (ассоциативный) закон:	(A ∧ B) ∧ C = A ∧ (B ∧ C) (A ∨ B) ∨ С = A ∨ (B ∨ С)
Распределительный (дистрибутивный) закон:	(A ∧ B) ∨ C = (A ∨ C) ∧ (B ∨ C) (A ∨ B) ∧ С = (A ∧ С) ∨ (B ∧ С) и наоборот: (A ∨ B) ∧ (A ∨ C) = A ∨ (B ∧ C) (A ∧ B) ∨ (A ∧ C) = A ∧ (B ∨ C)
Закон общей инверсии (Законы де Моргана):	¬ (A ∧ B) = ¬ A ∨ ¬ B ¬ (A ∨ B) = ¬ A ∧ ¬ B
Закон исключения (склеивания):	(A ∧ B) ∨(¬A ∧ B) = B (A ∨ B) ∧(¬A ∨ B) = B
Упрощать выражения можно с помощью формул:
Закон поглощения:	A ∨ A ∧ B = A A ∧ (A ∨ B) = A A ∨ ¬A ∧ B = A ∨ B ¬A ∨ A ∧ B = ¬A ∨ B A ∧ (¬A ∨ B) = A ∧ B ¬A ∧ (A ∨ B) = ¬A ∧ B

Порядок выполнения логических операций:

выражения в скобках,
операции «НЕ»,
операции «И»,
операции «ИЛИ»,
операции «импликация»
операции «эквиваленция»

последовательность из операций импликации выполняется слева направо (при этом соблюдается принцип «операции с одинаковым приоритетом выполняются слева направо»):

A → B → C → D = ((A → B) → C) → D

Математическая логика и теория множеств

пересечение множеств соответствует логическому умножению, а объединение – логическому сложению;
пересечением двух множеств называется новое множество, состоящее из элементов, принадлежащих одновременно обеим множествам:

Пример:

объединением двух множеств называется новое множество, состоящее из элементов, принадлежащих отдельно каждому из множеств (без повторений);

Пример:

пустое множество ∅ – это множество, в котором не содержится ни одного элемента; пустому множеству в теории множеств соответствует 0;
универсальное множество U (на кругах Эйлера обозначается в виде прямоугольника) – это множество, содержащее все возможные элементы определенного типа (например, все вещественные числа):

универсальное множество соответствует логической единице: для любого множества целых чисел X справедливы равенства:

X ∨ U = U и X ∧ U = X

разностью двух множеств A и B называется новое множество, элементы которого принадлежат A, но не принадлежат B:

Пример разности множеств:

дополнение множества X – это разность между универсальным множеством U и множеством X (например, для целых чисел ¬ X – все целые числа, не входящие в X)

пусть требуется выбрать множество A так, чтобы выполнялось равенство A ∨ X = I; в этом случае множество A должно включать дополнение ¬ X, то есть A ≥¬ X (или A ⊇¬ X), то есть A_min = ¬ X
пусть требуется выбрать множество A так, чтобы выполнялось равенство ¬ A ∨ X = I, в этом случае множество ¬ A должно включать дополнение ¬ X, то есть ¬ A ⊇ ¬ X; отсюда A ⊆ X, то есть A_max = X

Для большей определенности стоит рассмотреть тему круги Эйлера

Задания с отрезками и ДЕЛ

Для решения заданий необходимо знать рассмотренную тему о множествах.

Для упрощения решений можно пользоваться следующими законами.

1. Если в задании формула тождественно истинна (равна 1), и
2. после упрощения A без отрицания
то используется закон:

A_min = ¬B

где B — известная часть выражения.

1. Если в задании формула тождественно истинна (равна 1), и
2. после упрощения A с отрицанием
то используется закон:

A_max = B

где B — известная часть выражения.

1. Если в задании формула тождественно ложна (равна 0), и
2. после упрощения A без отрицания
то используется закон:

A_max = ¬B

где B — известная часть выражения.

1. Если в задании формула тождественно ложна (равна 0), и
2. после упрощения A с отрицанием
то используется закон:

A_min = B

где B — известная часть выражения.

Задания с поразрядной конъюнкцией

В задании 15 ЕГЭ встречаются задачи, связанные с поразрядной конъюнкцией.
Например:

5 & 26

означает поразрядную конъюнкцию (логическое «И») между двоичными значениями двух чисел — 5 и 26. Выполняется так:

5  =   101₂ 
26 = 11010₂
0  = 00000₂

Задания, связанные с поразрядной конъюнкцией, решаются несколькими способами. Рассмотрим один из них.

Обозначим:

(x & K = 0) как Z_k

Для решения методом, предложенным А.В. Здвижковой, пригодится использование следующих свойств:

Z_k * Z_m = Z_{k or m}

Так, например, если в задании имеем:

(X & 5 = 0) ∧ (X & 26 = 0)

то сначала введем замену:

Z₅ ∧ Z₂₆

а затем, используя свойство 1, вычислим поразрядную дизъюнкцию двоичного значения чисел 26 и 5:

Z₅ ∧ Z₂₆ = Z_{26 or 5}
помним, что дизъюнкция - это операция логическое "ИЛИ" (сложение)
5  =   101₂ 
26 = 11010₂
31 = 11111₂

таким образом, получили:

Z₅ ∧ Z₂₆ = Z₃₁

Z_k + Z_m = Z_{k and m}

Так, например, если в задании имеем:

(X & 28 = 0) ∨ (X & 22 = 0)

то сначала введем замену:

Z₂₈ ∨ Z₂₂

а затем, используя свойство 2, вычислим поразрядную конъюнкцию двоичного значения чисел 28 и 22:

Z₂₈ ∨ Z₂₂ = Z_{28 and 22}
помним, что конъюнкция - это операция логическое "И" (умножение)
28 = 11100₂ 
22 = 10110₂
     10100₂ = 20₁₀

таким образом, получили:

Z₂₈ ∨ Z₂₂ = Z₂₀

Условие Z_k → Z_m истинно для любых натуральных значений x тогда и только тогда, когда все единичные биты двоичной записи числа M входят во множество единичных битов двоичной записи числа K.

На деле, это означает, что если имеем:

X & 29 = 0 → X & 5 = 0  Истинно или Ложно?

то сначала введем замену:

Z₂₉ → Z₅

а затем, используя свойство 3, определим истинность высказывания Z₂₉ → Z₅:

Z₂₉ → Z₅ = 1 (истине), тогда, когда:
29 = 11101₂
5  =   101₂  
единичные биты двоичного числа 5 входят в единичные биты двоичного числа 29 
(совпадают с ними)

таким образом, получили:

Z₂₉ → Z₅ = 1 (истинно)

(x & 125 = 5) то же самое, что и
Z₁₂₀ * ¬Z₄ * ¬Z₁ = 1 (истине)

Так, например, если в задании имеем:

X & 130 = 3

то сначала введем замену и, используя свойство 4, получим:

X & 130 = 3 то же самое, что и
Z₁₂₇ * ¬Z₂ * ¬Z₁

т.е. 3 = 2 + 1 :	

2 = 10
1 = 01
3 = 11

Решение заданий 15 ЕГЭ по информатике

Плейлист видеоразборов задания на YouTube:

Задание демонстрационного варианта 2022 года ФИПИ

Задания с множествами

Множества:

15_16:

Элементами множества А являются натуральные числа. Известно, что выражение

((x ∈ {1, 3, 5, 7, 9, 11}) → ¬(x ∈ {3, 6, 9, 12})) ∨ (x ∈ A)

истинно (т. е. принимает значение 1) при любом значении переменной х.

Определите наименьшее возможное значение суммы элементов множества A.

✍ Решение:

Введем обозначения:

P ≡ (x ∈ {1, 3, 5, 7, 9, 11}) ; 
Q ≡ (x ∈ {3, 6, 9, 12}) ; 
A ≡ (x ∈ A).

Выполним преобразования:

(P → ¬Q) ∨ A = 1
Избавимся от импликации:
¬P ∨ ¬Q ∨ A = 1

Разделим выражение на две части — известную часть и неизвестную. Чтобы неизвестная часть (А) была непременно истинной, необходимо, чтобы известная часть была ложна:

¬P ∨ ¬Q ∨ А = 1
    ⁰      ¹

То есть получаем:

¬P ∨ ¬Q = 0,
или 
¬P = 0  отсюда P = 1
¬Q = 0 отсюда Q = 1

Таким образом имеем пересечение (умножение) двух множеств Q и P. То есть необходимо выбрать элементы, которые встречаются в обоих множествах одновременно:

A = {3,9}

Сумма элементов:

3 + 9 = 12

Ответ: 12

Аналитическое решение:
📹 YouTube здесь

📹 Видеорешение на RuTube здесь

Множества:

15_17:

Элементами множества А являются натуральные числа. Известно, что выражение

(x ∈ {2, 4, 6, 8, 10, 12}) → (((x ∈ {3, 6, 9, 12, 15}) ∧ ¬(x ∈ A)) → 
→ ¬(x ∈ {2, 4, 6, 8, 10, 12}))

истинно (т. е. принимает значение 1) при любом значении переменной х.

Определите наименьшее возможное значение суммы элементов множества A.

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

Введем обозначения:

P≡(x ∈ {2, 4, 6, 8, 10, 12}) ; 
Q ≡ (x ∈ {3, 6, 9, 12, 15}) ; 
A ≡ (x ∈ A).

Выполним преобразования:

P → ((Q ∧ ¬A) → ¬P) = 
P → (¬(Q ∧ ¬А) ∨ ¬P) = 
¬P ∨ (¬(Q ∧ ¬А) ∨ ¬P) = 
¬P ∨ ¬Q ∨ А.

Разделим выражение на две части — известную часть и неизвестную. Чтобы неизвестная часть (А) была непременно истинной, необходимо, чтобы известная часть была ложна:

¬P ∨ ¬Q ∨ А = 1
    ⁰      ¹

То есть получаем:

¬P ∨ ¬Q = 0,
или 
¬P = 0  отсюда P = 1
¬Q = 0 отсюда Q = 1

Таким образом имеем пересечение (умножение) двух множеств Q и P. То есть необходимо выбрать элементы, которые встречаются в обоих множествах одновременно:

A = {6,12}

Сумма элементов:

6 + 12 = 18

Ответ: 18

Множества:

15_18: Закон распределения

Элементами множеств А, P, Q являются натуральные числа, причём P = {2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20}, Q = {3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30}. Известно, что выражение

( (x ∈ A) → (x ∈ P) ) ∧ ( (x ∈ Q) → ¬(x ∈ A) )

истинно (т. е. принимает значение 1) при любом значении переменной х.

Определите наибольшее возможное количество элементов в множестве A.

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

Введем обозначения:

P ≡ (x ∈ P); 
Q ≡ (x ∈ Q); 
A ≡ (x ∈ A).

Выполним преобразования:

Избавимся от импликации:
(¬A ∨ P) ∧ (¬Q ∨ ¬A) = 1
Применим распределительный закон (но можно вывести самостоятельно):
¬A ∨ (P ∧ ¬Q) = 1

Разделим выражение на две части — известную часть и неизвестную. Чтобы неизвестная часть (А) была непременно истинной, необходимо, чтобы известная часть была ложна:

¬A ∨ (P ∧ ¬Q) = 1
 ⁰      ¹

То есть получаем:

P ∧ ¬Q = 1,
или 
P = 1  и
¬Q = 1 отсюда Q = 0

Таким образом имеем разность двух множеств Q и P. То есть это новое множество, элементы которого принадлежат P, но не принадлежат Q:

A = {2, 4, 8, 10, 14, 16, 20}

Количество элементов = 7

Ответ: 7

Множества:

15_20:

Элементами множества А являются натуральные числа. Известно, что выражение

¬(x ∈ A) →¬(x ∈ {1, 3, 7}) ∨ (¬(x  ∈ {1, 2, 4, 5, 6}) ∧ (x ∈ {1, 3, 7}))

истинно (т. е. принимает значение 1) при любом значении переменной х.

Определите наименьшее возможное количество элементов множества A.

✍ Решение:

Введем обозначения:

P ≡ (x ∈ {1, 3, 7}); 
Q ≡ (x  ∈ {1, 2, 4, 5, 6}); 
A ≡ (x ∈ A).

Выполним преобразования:

Избавимся от импликации:
A ∨ ¬P ∨ (¬Q ∧ P) = 1
Применим закон поглощения (но можно вывести самостоятельно):
A ∨ ¬P ∨ ¬Q = 1

Разделим выражение на две части — известную часть и неизвестную. Чтобы неизвестная часть (А) была непременно истинной, необходимо, чтобы известная часть была ложна:

A ∨ ¬P ∨ ¬Q = 1
 ¹      ⁰

То есть получаем:

¬P ∨ ¬Q = 0,
или 
P = 1 и Q = 1

Таким образом имеем пересечение двух множеств Q и P:

A = {1}

Количество элементов = 1

Ответ: 1

Задания с отрезками на числовой прямой

Отрезки на числовой прямой:

15_3:

На числовой прямой даны два отрезка: P=[44,48] и Q=[23,35].

Укажите наибольшую возможную длину отрезка А, для которого формула

((x ϵ P) → (x ϵ Q)) ∧ (x ϵ A)

тождественно ложна, то есть принимает значение 0 при любом значении переменной x.

✍ Решение:

Упростим формулу, избавившись от ‘x ϵ‘:

(P → Q) ∧ A

Теперь преобразуем импликацию в скобках:

правило импликации: a → b = ¬a ∨ b

(¬P ∨ Q) ∧ A

Указанные в задании отрезки отобразим на числовой прямой. Разделим отрезки на части по точкам, соответствующим их границам.

Вернемся к преобразованному выражению. В нем есть известная часть (выделим ее) и неизвестная. По условию выражение должно быть ложно:

(¬P ∨ Q) ∧ A = 0

Внешняя операция выражения — конъюнкция — ложна в трех случаях и только в одном — истинна:

(¬P ∨ Q) ∧ A
    ⁰     ^∧ ⁰ ⁼ ⁰
    ⁰     ^∧ ¹ ⁼ ⁰
    ¹     ^∧ ⁰ ⁼ ⁰
    ¹     ^∧ ¹ ⁼ ¹

Теперь рассмотрим это выражение относительно наших отрезков на числовой прямой: если известная часть выражения (¬P ∨ Q) на каком-либо отрезке прямой дает истину, то неизвестная часть (A) должна возвращать ложь (по условию формула должна быть тождественно ложна).
Рассмотрим все отрезки числовой прямой для известной части выражения:

1. (¬P ∨ Q) = 1 ∨ 0 = 1  - на данном отрезке А должно равняться 0
2. (¬P ∨ Q) = 1 ∨ 1 = 1  - на данном отрезке А должно равняться 0
3. (¬P ∨ Q) = 1 ∨ 0 = 1  - на данном отрезке А должно равняться 0
4. (¬P ∨ Q) = 0 ∨ 0 = 0  - на данном отрезке А может! равняться 1
5. (¬P ∨ Q) = 1 ∨ 0 = 1  - на данном отрезке А должно равняться 0

Получаем, что на всех отрезках кроме 4-го выражение ¬P ∨ Q истинно, т.е. на отрезках 1, 2, 3 и 5 неизвестная часть A должна быть ложной (чтобы формула вернула ложь). Отсюда следует, что А может быть истинно только на отрезке 4.
Длина отрезка 4 составляет:

48 - 44 = 4

Результат: 4
✎ Решение 2 (программирование):
Внимание! этот способ подходит НЕ для всех заданий с отрезками!
Python:

def f(a1,a2,x):
    return((44<=x<=48)<=(23<=x<=35))and(a1<=x<=a2)
maxim = 0
for a1 in range (1,200):
    for a2 in range (a1+1,200):
        if all(f(a1,a2,x)==0 for x in range (1,200)):# если все ложны
            if a2-a1>maxim:
                maxim=a2-a1
                print(a1,a2, a2-a1) # сами точки отрезка и длина

Вывод:

PascalABC.net:

Вывод:

С подробным аналитическим решением задания 15 ЕГЭ по информатике можно ознакомиться по видео:

📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь

Отрезки на числовой прямой:

15_9:

На числовой прямой даны два отрезка: P = [10,20] и Q = [30,40].

Укажите наибольшую возможную длину отрезка A, для которого формула

((x ∈ P) → (x ∈ Q))  → ¬(x ∈ A)

тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной x.

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

Упростим выражение, введя обозначения:

A: x ∈ A
P: x ∈ P
Q: x ∈ Q

Запишем формулу с новыми обозначениями, учитывая, что по условию она должна быть тождественно истинной:

(P → Q) → ¬A = 1

Избавимся от импликации:

(P → Q) → ¬A = 1        =>
¬(P → Q) ∨ ¬A = 1       =>
¬(¬P ∨ Q) ∨ ¬A = 1

Используем закон Де Моргана для последующего преобразования:

¬(¬P ∨ Q) ∨ ¬A = 1    =>
P ∧ ¬Q ∨ ¬A = 1

А — наше неизвестное, а выделенную часть формулы можно найти. Необходимо, чтобы А = 1. Значит, предположим, что ¬А = 0, тогда P ∧ ¬Q = 1 (если P ∧ ¬Q = 0, то ¬А может равняться и 0 и 1, так как имеет место операция логического сложения ∨)
Значит, имеем P ∧ ¬Q = 1. Кроме того, в данном случае имеет место операция конъюнкция, которую проще вычислить, если выражение равно 1 (так как для конъюнкции существует один единственный случай истинности: 1 & 1 = 1). Таким образом имеем утверждения:

А = 1
P = 1
¬Q = 1 или Q = 0

Т.е. A истинно (=1) на промежутке пересечения отрезков P и ¬Q.
Отобразим отрезки на числовой прямой, чтобы найти искомое значение:

Очевидно, что А будет истинно, только в части 2 (на рис. желтым цветом), то есть соответствовать отрезку [10,20], имеющему длину 10.

Результат: 10

Отрезки на числовой прямой:

15_10:

На числовой прямой даны два отрезка: P = [3, 20] и Q = [6, 12].

Укажите наибольшую возможную длину отрезка A, для которого формула

((x ∈ P) ~ (x ∈ Q))  → ¬(x ∈ A)

тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной x.

✍ Решение:

Упростим выражение, введя обозначения:

A: x ∈ A
P: x ∈ P
Q: x ∈ Q

Запишем формулу с новыми обозначениями, учитывая, что по условию она должна быть тождественно истинной:

(P ~ Q) → ¬A = 1

Избавимся от импликации:

(P ~ Q) → ¬A = 1      =>
¬(P ~ Q) ∨ ¬A = 1

Далее возможно 2 способа решения.

✎ 1 способ:

Избавимся от эквивалентности по правилу преобразования эквивалентности:

(a ~ b) = a * b + ¬a * ¬b

¬(P ~ Q) = ¬((P ∧ Q) ∨ (¬P ∧ ¬Q)) =
= ¬(P ∧ Q) ∧ ¬(¬P ∧ ¬Q)

Преобразуем часть данного выражения по закону Де Моргана:

¬(P ∧ Q) ∧ ¬(¬P ∧ ¬Q) =
= ¬(P ∧ Q) ∧ (P ∨ Q)

В итоге получим:

¬(P ∧ Q) ∧ (P ∨ Q) ∨ ¬A = 1

А — наше неизвестное, а выделенную часть выражения можно найти. Необходимо, чтобы А = 1. Значит, предположим, что ¬А = 0, тогда, чтобы общее выражение было истинным (по условию), нужно чтобы ¬(P ∧ Q) ∧ (P ∨ Q) = 1.
Имеем:

¬(P ∧ Q) ∧ (P ∨ Q) = 1
А = 1

Отобразим отрезки на числовой прямой, чтобы найти искомое значение:

Очевидно, что А будет истинно в двух отмеченных на рисунке частях: 2 и 4 (на рис. желтым цветом). Но по условию нам необходимо найти А наибольшей длины, соответственно, выбираем отрезок [12,20], имеющий длину 8.

✎ 2 способ:
После того, как мы избавились от импликации, имеем:

¬(P ~ Q) ∨ ¬A = 1

А — наше неизвестное, а выделенную часть выражения можно найти. Необходимо, чтобы А = 1. Значит, предположим, что ¬А = 0, тогда ¬(P ~ Q) = 1 (чтобы общее выражение было истинным, как указанно в условии).
Иными словами ¬(P ~ Q) истинно для всех значений x, при которых P не равно Q (т.е. либо P = 1 и Q = 0, либо P = 0 и Q = 1).
Это соответствует двум отрезкам (см. рисунок выше, желтым цветом): [3,6] и [12,20]. Но по условию нам необходимо найти А наибольшей длины, соответственно выбираем отрезок [12,20], имеющий длину 8.

Результат: 8

С решением задания 15 вы также можете ознакомиться, посмотрев видео (аналитическое решение):

📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь

Отрезки на числовой прямой:

15_11:

На числовой прямой даны два отрезка: P = [11, 21] и Q = [15, 40].

Укажите наибольшую возможную длину отрезка A, для которого формула

(x ∈ A) → ¬((x ∈ P)  ~ (x ∈ Q))

тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной x.

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

Упростим выражение, введя обозначения:

A: x ∈ A
P: x ∈ P
Q: x ∈ Q

Запишем формулу с новыми обозначениями, учитывая, что по условию она должна быть тождественно истинной:

A → ¬(P ~ Q) = 1

Избавимся от импликации:

A → ¬(P ~ Q) = 1    =>
¬A ∨ ¬(P ~ Q) = 1

А — наше неизвестное, тогда как выделенную часть формулы можно найти. Введем предположение, что А = 1. Значит, ¬А = 0 (т.е. А = 1), тогда ¬(P ~ Q) = 1 (так как общая формула должна быть истинной по условию).
Иными словами ¬(P ~ Q) истинно для всех значений x, при которых P не равно Q (т.е. либо P = 1 и Q = 0, либо P = 0 и Q = 1).
Отобразим отрезки на числовой прямой, чтобы найти искомое значение:

Получаем, что А соответствует двум отрезкам (см. рисунок, желтым цветом): [11,15] и [21,40]. Но по условию нам необходимо найти А наибольшей длины, соответственно выбираем отрезок [21,40], имеющий длину 19.

Результат: 19

Задания с ДЕЛ

Поиск наибольшего А, известная часть Дел ∨ Дел = 1

15_7:

Обозначим через ДЕЛ(n, m) утверждение «натуральное число n делится без остатка на натуральное число m».

Для какого наибольшего натурального числа А формула

  (ДЕЛ(x, 40) ∨ ДЕЛ(x, 64))  → ДЕЛ(x, A)

тождественно истинна (то есть принимает значение 1 при любом натуральном значении переменной х)?

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

✎ Решение 1 (теоретическое):

Введем обозначения:

A = ДЕЛ(x,A); 
D40 = ДЕЛ(x, 40); 
D64 = ДЕЛ(x, 64)

Перепишем исходную формулу, согласно введенным обозначениям. Укажем, что формула должна быть тождественно истинна (по условию):

(D40 ∨ D64)  → A = 1

Избавимся от импликации:

¬(D40 ∨ D64) ∨ A = 1
или
(¬D40 ∧ ¬D64) ∨ A = 1

Разделим данную формулу на две части: в одной из них — искомое A, а в другой — часть формулы с x, которую можно найти:

(¬D40 ∧ ¬D64) ∨ A = 1
      ¹          ²

В полученной формуле необходимо, чтобы искомая часть с A в конечном счете было истинно.
Т.е. (¬D40 ∧ ¬D64) должно быть = 0. Это нам ничего не дает, т.к. конъюнкция ложна в трех случаях (1*0, 0*1 и 0*0), т.е. D40 и D64 могут быть равны как 0, так и 1 (исключение составляет лишь вариант, когда оба D истинны, тогда логическое умножение 1 * 1 ≠ 0).
Преобразуем выражение первой части формулы по закону Де Моргана (чтобы оно равнялось 1):

¬D40 ∧ ¬D64 = 0
или
¬(¬D40 ∧ ¬D64) = 1

Преобразуем по закону Де Моргана и получим:
D40 ∨ D64 = 1

Далее можно решать задание либо с помощью кругов Эйлера, либо с помощью логических рассуждений.

Решение с помощью логических рассуждений:

Найдем все такие x, которые делятся на А и при этом делятся на 40 ИЛИ делятся на 64:

x/A : x/40 ∨ x/64

x = 40, 64, 80, 120, 128, 160, 192, 200, ...

Теперь найдем такие A, начиная с самого наименьшего (единицы), на которые делятся все x без исключения:

А = 1, 2, 4, 8

Наибольшее А равно 8.
Или то же самое можно найти поиском наибольшего общего делителя чисел 40 и 64 (используем формулу Евклида):

НОД (40,64) = 8 
40,64  (64 - 40 = 24)
40,24  (40 - 24 = 16)
24,16  (24 - 16 = 8)
16,8   (16 - 8 = 8)
8,8

Решение с помощью кругов Эйлера:

В этом случае логическое сложение тоже дает истину в трех случаях (1+1, 1+0, 0+1). Т.е. мы не сможем найти А с помощью функции ДЕЛ. Необходимо прибегнуть к решению с помощью кругов Эйлера.
В множество A должны входить все числа, которые попадают в объединение D40 + D64. Таким образом, нужно найти множество, в которое входят оба этих множества.
Найдем наибольший общий делитель чисел 40 и 64; это число 8:

64 / 40 = 1 (24 остаток)
40 / 24 = 1 (16 остаток)
24 / 16 = 1 (8 остаток)
16 / 8 = 2 (0 остаток) - НОД = 8
+++
40 / 8 = 5
64 / 8 = 8

Т.е. можно сказать, что A = D40 + D64 = D8*D5 + D8*D8 = D8*(D5 + D8). D8 входит в каждое из множеств D40 и D64. Объединение D40 + D64 тоже входит в D8:

8 — наибольший общий делитель числе 40 и 64, значит, оно соответствует максимальному значению A.

Результат: 8

✎ Решение 2 (программирование):
Python:

for A in range(1,500):
    OK = 1
    for x in range(1,1000):
        OK *= ((x % 40 == 0) or (x % 64 == 0))<=(x % A== 0)
    if OK:
        print( A )

Вывод:

PascalABC.net:

begin
  for var A := 1 to 500 do
  begin
    var ok := 1;
    for var x := 1 to 1000 do
    begin
      if (((x mod 40 = 0) or (x mod 64 = 0)) <= (x mod A = 0)) = false then
      begin
        ok := 0; 
        break;
      end;
    end;
    if (ok = 1) then print(A)
  end;
end.

Вывод:

Результат: 8

Поиск наименьшего А, известная часть Дел ∧ ¬Дел = 1

15_5:

Обозначим через ДЕЛ(n, m) утверждение «натуральное число n делится без остатка на натуральное число m».

Для какого наименьшего натурального числа А формула

ДЕЛ(x, A) → (¬ДЕЛ(x, 28) ∨ ДЕЛ(x, 42))

тождественно истинна (то есть принимает значение 1 при любом натуральном значении переменной х)?

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

✎ Решение 1 (теоретическое):

Имеем:

ДЕЛ(x, A) → (¬ДЕЛ(x, 28) ∨ ДЕЛ(x, 42)) = 1

Введем обозначения:

A = ДЕЛ(x,A); 
D28 = ДЕЛ(x, 28); 
D42 = ДЕЛ(x, 42)

Перепишем исходную формулу, согласно введенным обозначениям. Укажем, что формула должна быть тождественно истинна (по условию):

A → (¬D28 ∨ D42) = 1

Избавимся от импликации:

¬A ∨ (¬D28 ∨ D42) = 1

Разделим данную формулу на две части: в одной из них — искомое A, а в другой — часть формулы с x, которую можно найти:

¬A ∨ (¬D28 ∨ D42) = 1
 ¹        ²

В части 2 полученной формулы находится операция дизъюнкция, которую проще найти, когда логическое выражение равно 0 (только один случай: 0 ∨ 0 = 0):

(¬D28 ∨ D42) = 0   один случай: когда ¬D28 = 0 и D42 = 0

Т.е. имеем:

x/¬A : x/28 ∧ x/¬42

Иными словами найдем все такие x, которые НЕ делятся на А и при этом делятся на 28 И НЕ делятся на 42:

x = 28, 56, 84, 112, 140, 168, 196, 224, ...

Теперь найдем такие A, начиная с самого наименьшего (единицы), на которые НЕ делятся все x без исключения:

А = 1, 2, 3

Наименьшее А равно 3.

✎ Решение 2 (программирование). Язык Python, Pascal:

ДЕЛ(x, A) → (¬ДЕЛ(x, 28) ∨ ДЕЛ(x, 42)) = 1

Можно сделать вывод, что для некоторого диапазона натуральных значений А, необходимо рассмотреть диапазон натуральных значений x. Если выражение будет истинным для диапазона всех рассматриваемых х, то такое А необходимо вывести на экран.
То есть следует рассмотреть вложенный цикл: для внешнего цикла, перебирающего значения А (ограничим их числом 50, т.к. необходимо найти наименьшее А), будем запускать внутренний цикл, перебирающий значения х (х ограничим числом 1000, будем рассматривать данный диапазон, как «любое натуральное значение переменной х»).
Во внутреннем цикле расположим формулу:

Python:

for A in range(1,50):
    OK = 1
    for x in range(1,1000):
        OK *= (x % A == 0) <= ((x % 28 != 0) or (x % 42== 0))
    if OK:
        print( A )
        break

PascalABC.net:

begin
  for var A := 1 to 50 do
  begin
    var ok := 1;
    for var x := 1 to 1000 do
    begin
      if (x mod A = 0) <= ((x mod 28 <> 0)or (x mod 42 = 0)) = false then
      begin
        ok := 0; 
        break;
      end;
    end;
    if (ok = 1) then begin
      print(A);
      break;
      end
  end;
end.

OK — переменная-индикатор: если находится такое А при котором, диапазон всех значений x, подставленных в выражение, возвращает истинное значение выражения, то ОК остается равным 1, т.к. используется операция умножения (до цикла ОК необходимо присвоить единице).
Следует иметь в виду, что в программировании вместо операции импликация (->) можно использовать нестрогое неравенство: <=. Т.к. таблица истинности для операции импликация соответствует операции <=:

a b   F(a<=b)
0 0      1
0 1      1
1 0      0
1 1      1

После запуска программы выдается наименьшее значение А, т.к. используется оператор break для выхода из цикла после первого найденного значения:

Результат: 3

15_6:

Обозначим через ДЕЛ(n, m) утверждение «натуральное число n делится без остатка на натуральное число m».

Для какого наименьшего натурального числа А формула

 (¬ДЕЛ(x, 19) ∨ ¬ДЕЛ(x, 15)) → ¬ДЕЛ(x, A)

тождественно истинна (то есть принимает значение 1 при любом натуральном значении переменной х)?

✍ Решение:

✎ Решение 1 (Путём рассуждений):

Введем обозначения:

A = ДЕЛ(x,A); 
D19 = ДЕЛ(x, 19); 
D15 = ДЕЛ(x, 15)

Перепишем исходную формулу, согласно введенным обозначениям. Укажем, что формула должна быть тождественно истинна (по условию):

(¬D19 ∨ ¬D15) → ¬A = 1

Избавимся от импликации:

D19 ∧ D15 ∨ ¬A = 1

Разделим данную формулу на две части: в одной из них — искомое A, а в другой — часть формулы с x, которую можно найти:

¬A ∨ D19 ∧ D15 = 1
 ¹       ²

Начнем с известной части — части 2 формулы. В ней находится операция конъюнкция, которую проще найти, когда все ее операнды равны 1 (единственный случай для конъюнкции: 1 ∧ 1 = 1).
Вторая часть общей формулы может равняться только 1, когда ¬A = 0 (если ¬A = 1, то вторая часть может равнять 0, а нам нужно 1) :

¬A ∨ D19 ∧ D15 = 1
 ⁰  ^∨     ¹^{= 1}

Т.е. получаем:

¬A = 0 при D19 ∧ D15 = 1
или
A = 1 при D19 = 1 и D15 = 1

Таким образом, имеем:

A = 1
D19 = 1
D15 = 1

Очевидно, что наименьшим x можем взять число 285 (15 * 19 = 285): ДЕЛ(285, 19) и ДЕЛ(285, 15)
Поскольку мы ищем наименьшее A, такое что: ДЕЛ(x, A) и при этом ДЕЛ(x, 19) и ДЕЛ(x, 15), то нам необходимо найти наименьшее делимое чисел 19 и 15:

19 * 2 = 38 (38 не делится на 15)
19 * 3 = 57 (57 не делится на 15)
19 * 4 = 76 (76 не делится на 15)
19 * 5 = 95 (95 не делится на 15)
...
19 * 10 = 190 (190 не делится на 15)
19 * 15 = 285 (285 делится на 15)

A должно быть таким числом, при котором x принимает единственно возможное (наименьшее) значение 285.
Таким наименьшим A является само число 285.

✎ Решение 2 (программирование). Язык Python:

 (¬ДЕЛ(x, 19) ∨ ¬ДЕЛ(x, 15)) → ¬ДЕЛ(x, A)  = 1

Можно сделать вывод, что для некоторого диапазона натуральных значений А, необходимо рассмотреть диапазон натуральных значений x. Если выражение будет истинным для диапазона всех рассматриваемых х, то такое А необходимо вывести на экран.
То есть следует рассмотреть вложенный цикл: для внешнего цикла, перебирающего значения А (ограничим их числом 500, т.к. необходимо найти наименьшее А), будем запускать внутренний цикл, перебирающий значения х (х ограничим числом 1000, будем рассматривать данный диапазон, как «любое натуральное значение переменной х»).
Во внутреннем цикле расположим формулу:

for A in range(1,500):
    OK = 1
    for x in range(1,1000):
        OK *= ((x % 19 != 0) or (x % 15 != 0))<= (x % A!= 0)
    if OK:
            print( A )

a b   F(a<=b)
0 0      1
0 1      1
1 0      0
1 1      1

После запуска программы выдается одно значение А:

Результат: 285

Задания с поразрядной конъюнкцией

Поразрядная конъюнкция:

15_1:

Обозначим через m & n поразрядную конъюнкцию неотрицательных целых чисел m и n. Так, например, 12&6 = 1100₂&0110₂ = 0100₂ = 4

Для какого наименьшего неотрицательного целого числа A формула

(X & A = 0) ∧ ¬(X & 35 ≠ 0 → X & 52 ≠ 0)

тождественно ложна (то есть принимает значение 0 при любом неотрицательном значении переменной X)?

✍ Решение:

Стоит заметить, что для такого типа задач, нет универсального единственного решения. Поэтому на видео, расположенном ниже, представлено два варианта решения.
✎ Способ 1:

Рассмотрим один из вариантов решения:

Удалим из формулы X&, чтобы сократить ее запись:

(A = 0) ∧ ¬(35 ≠ 0 → 52 ≠ 0)

Обратим внимание, что внешней операцией является конъюнкция — логическое умножение:

(A = 0) ∧ ¬(35 ≠ 0 → 52 ≠ 0)

Разделим общее выражение на две части относительно внешней операции. Первая часть — неизвестная, искомая, а вторая — известная, ее можно вычислить:

(A = 0) ∧ ¬(35 ≠ 0 → 52 ≠ 0)
   ¹               ²

Выполним некоторые преобразования во второй части формулы:
Зная свойство импликации, преобразуем формулу (избавимся от импликации в скобках):

правило импликации: a → b = ¬a ∨ b

(A = 0) ∧ ¬(35 = 0 ∨ 52 ≠ 0)
т.к. в результате получается отрицание того, что 35 ≠ 0, 
то убираем знак "не равно": было 35 ≠ 0, стало 35 = 0

Избавимся от отрицания перед скобками по закону Де Моргана:

закон де Моргана: ¬ (A ∨ B) = ¬ A ∧ ¬ B

A = 0 ∧ 35 ≠ 0 ∧ 52 = 0 = 0

По условию формула должна быть ложной. Вспомним таблицу истинности для конъюнкции (внешняя операция в нашей общей формуле):

0 ∧ 0 = 0
0 ∧ 1 = 0
1 ∧ 0 = 0
1 ∧ 1 = 1

Вторая часть формулы — вычислима, поэтому начнем с нее. В ней находится операция конъюнкция, которая имеет один единственный вариант решения, когда ¬ A ∧ ¬ B = 1. То есть примем вторую часть за истину (=1). В таком случае, для того чтобы общее выражение стало ложным (так требуется по заданию), необходимо, чтобы утверждение, что A = 0 было ложным (т.к. в обратном случае получим: 1 ∧ 1 = 1):

(A = 0) ∧ 35 ≠ 0 ∧ 52 = 0 = 0
   ⁰    ^∧        ¹    ^{= 0}

Вторая часть будет истинной только в том случае, если оба утверждения будут истинными:

35 ≠ 0 ∧ 52 = 0 = истинно (=1)  если:
35 ≠ 0 = истинно (=1)
и
52 = 0 = истинно (=1)

так как стоит логическое умножение ∧ - 
смотрим выше таблицу истинности для конъюнкции

Из двух последних пунктов получаем три утверждения:

35 ≠ 0  = 1  (истина)
и
52 = 0  = 1  (истина)
и
A = 0   = 0  (ложь)

Переведем числа в двоичную систему счисления:

35: 100011  (≠ 0)
52: 110100 (= 0)

Найдем такой X, который при поразрядной конъюнкции даст истинное значение для обеих частей.
Для начала рассмотрим ситуацию с числом 52 — это проще, т.к. для получения в результате нуля (52 = 0 => истина), достаточно во всех разрядах «перекрыть» единицы нулями:

52	1	1	0	1	0	0
X	0	0	?	0	?	?

Мы «перекрыли» все единицы нулями, чтобы в результате получить 0.
Теперь рассмотрим 35 ≠ 0 = истина (1):

35	1	0	0	0	1	1
X	1	?	?	?	1	1

Объединим обе маски в одну:

0 0 ? 0 ? ?  _&
1 ? ? ? 1 1
0 0 ? 0 1 1

Так как выражение X & A = 0 должно быть ложным, то найдем такое наименьшее А, при котором X & A ≠ 0. Для этого в тех разрядах Х, в которых находится единица, необходимо сохранить эту единицу и в соответствующих разрядах А:

X	0	0	?	0	1	1
A	0	0	0	0	1	1

Переведем результат в десятичную систему счисления:

000011₂ = 3₁₀

Ответ: 3

✎ Способ 2*:

Выполним последовательно следующие пункты:

Произвести замену (x & K = 0) на Zk
Выполнить преобразования по свойству импликации и закону Де Моргана.
Стремиться прийти к выражению с конъюнкциями без отрицаний типа: Zk * Zm.
Все выражения типа Zk * Zm преобразовать по свойству
Zk * Zm = Z_{k or m}.
Путем преобразований прийти к импликации: Zk → Zm.

Согласно первому пункту производим замену:

A ∧ ¬(¬Z35 → ¬Z52) = 0

Введем отрицание в выражение, чтобы оно было истинным:

¬(A ∧ ¬(¬Z35 → ¬Z52)) = 1

По закону де Моргана:

¬A ∨ (¬Z35 → ¬Z52) = 1

По свойству импликации:

¬A ∨ (Z35 ∨ ¬Z52) = 1

Объединим слагаемые с отрицанием:

¬A ∨ ¬Z52 ∨ Z35 = 1

Чтобы прийти к конъюнкции (пункт 3), используем закон де Моргана:

¬(A ∧ Z52) ∨ Z35 = 1

Чтобы прийти к импликации (пункт 5), используем свойство импликации:

(A ∧ Z52) → Z35 = 1

Получаем:

Z_{A ∨ 52} → Z35 = 1

Вспомним свойство:

Условие Zk → Zm истинно для любых натуральных значений x тогда и только тогда, когда все единичные биты двоичной записи числа M входят во множество единичных битов двоичной записи числа K.

В нашем случае это говорит о том, что все единичные биты двоичной записи числа 35 должны входить в результат Z_{A or 52}.
Рассмотрим подробно:

A       = ??0?11
52      = 110100
A or 52 = 110111
35      = 100011

поскольку мы ищем наименьшее А, то:

Аmin = 11₂ = 3₁₀

Результат: 3

Детальный разбор данного задания 15 ЕГЭ по информатике предлагаем посмотреть на видео:

Вариант решения №1 (универсальный, теоретический):
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь

Вариант решения №2 (не универсальный, но простой):
📹 YouTube здесь

Поразрядная конъюнкция:

15_2:

Обозначим через m & n поразрядную конъюнкцию неотрицательных целых чисел m и n. Так, например, 12&6 = 1100₂&0110₂ = 0100₂ = 4

Для какого наибольшего неотрицательного целого числа A формула

X & A ≠ 0 → (X & 36 = 0 → X & 6 ≠ 0)

тождественно истинна (то есть принимает значение 1 при любом неотрицательном значении переменной X)?

✍ Решение:

✎ Способ 1:

Произведем замену:

z36 = (x&36 = 0), z6 = (x&6 = 0), A = (x&A = 0)

Перепишем выражение:

¬A → (z36 → ¬ z6)

Избавимся от импликации (A → B = ¬ A ∨ B):
Сначала по правилу преобразования импликации:

¬A → (z36 → ¬ z6) = A + ¬z36 + ¬z6

По Закону де Моргана вынесем отрицание за скобки (¬ (A ∧ B) = ¬ A ∨ ¬ B):

A + ¬z36 + ¬z6 = A + ¬(z36 * z6)

Вернемся опять к импликации:

A + ¬(z36 * z6) = ¬(z36 * z6) + A = (z36 * z6) → A

Суть предыдущих действий в том, что нам необходимо прийти к импликации, но, избавившись от отрицания.
По следующему правилу Z_K * Z_M = Z_{K or M} (К. Поляков) заменим конъюнкцию:

z36 * z6 = z_{36 or 6}

Выполним поразрядную дизъюнкцию двоичных чисел 36 и 6:

100100₂ -> 36
110₂ -> 6

100100
   110
100110₂ -> 36 or 6 = 38₁₀

Получаем:

z38 → A

Необходимо обеспечить истинность данного выражения при всех x. Это возможно, когда единичные биты A входят в единичные биты числа 38. То есть:

A = 100110₂ = 38₁₀

✎ Способ 2:

Так как по заданию формула должна быть тождественно истинна, то перепишем ее так:

x&A ≠ 0 → (x&36 = 0 → x&6 ≠ 0) = 1

Введем обозначения:

A = (x&A = 0);
P = (x&36 = 0);
Q = (x&6 = 0);

Перепишем выражение согласно введенным обозначениям:

¬A → (P → ¬Q) = 1

Избавимся от импликации:

A ∨ (¬P ∨ ¬Q) = 1

A — наше неизвестное; для части выражения ¬P ∨ ¬Q нам необходимо подобрать такой вариант (равный 0 или 1), при котором единственно возможным значением A была бы единица (1).
Возьмем (¬P ∨ ¬Q) = 0, тогда А должно быть только единицей (чтобы общее выражение было = 1):

A ∨ (¬P ∨ ¬Q) = 1; 
или 
1 ∨ (0) = 1

Иными словами, выражение истинно, если при ¬P ∨ ¬Q = 0, A равно единице (1).
Получаем:

¬P ∨ ¬Q = 0
Отсюда имеем: 
¬P = 0 и ¬Q = 0 

(дизъюнкция равна 0 в единственном случае, когда все операнды равны 0)

Или запишем другим образом:

Q = 1 и P = 1

Построим побитовые маски:

100100  : 36
000110  : 6
0**0**  : маска P (x&36 = 0)
***00*  : маска Q (x&6 = 0)

Сопоставим обе маски и маску x&A = 0:

0**0**  : маска P (x&36 = 0)
***00*  : маска Q (x&6 = 0)
0**00*  : общая маска x
*00**0  : маска для A (x&A = 0)
т.е. в тех битах А, где может получиться единица (звездочки в обеих масках),
 мы поставили нули.

Так как нам необходимо получить наибольшее A (по заданию), то вместо всех «звездочек» ставим единицы:

100110 = 38₁₀

Результат: 38

Подробное решение данного задания 15 ЕГЭ по информатике предлагаем посмотреть в видео уроке:
Способ 1:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь
Способ 2:
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь

Поразрядная конъюнкция:

15_8:

Определите наименьшее натуральное число А из интервала [43, 55], такое, что выражение

((x & 17 ≠ 0) → ((x & A ≠ 0) → (x & 58 ≠ 0))) →
→ ((x & 8 = 0) ∧ (x & A ≠ 0) ∧ (x & 58 = 0))

тождественно ложно (то есть принимает значение 0 при любом натуральном значении переменной х)?

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

Введем обозначения:

(¬Z17 → (¬A → ¬Z58)) → (z8 ∧ ¬A ∧ Z58) = 0

Для того, чтобы выражение было истинным, поставим его с отрицанием:

¬(((¬Z17 → (¬A → ¬Z58)) → (z8 ∧ ¬A ∧ Z58)) = 1

Упростим выделенную часть выражения (свойство 1, теория):

Z8 ∧ Z58 = Z_{8 or 58}  :

8  =   1000  _or
58 = 111010
     111010 = 58

Получили:

Z8 ∧ Z58 = Z58

Перепишем все выражение снова, избавившись от импликации:

¬(¬(Z17 ∨ A ∨ ¬Z58) ∨ (¬A ∧ Z58)) = 1

По закону Де Моргана получим:

(Z17 ∨ A ∨ ¬Z58) ∧ ¬(¬A ∧ Z58)) = 1

Еще раз применим закон теперь ко второй скобке:

(Z17 ∨ A ∨ ¬Z58) ∧  (A ∨ ¬Z58) = 1

Используем закон поглощения:

A ∨ ¬Z58 = 1

Приведем к импликации, чтобы избавиться от отрицания:

¬Z58 ∨ A => 
 Z58 → A = 1

Поскольку по заданию нас интересует диапазон [43;55], то проверять будет с числа 43.
По свойству 3 (теория), необходимо, чтобы единичные биты А входили в единичные биты двоичного представления числа 58:

43 = 101011 - не подходит!
58 = 111010

44 = 101100 - не подходит!
58 = 111010

45 = 101101 - не подходит!
58 = 111010

46 = 101110 - не подходит!
58 = 111010

47 = 101111 - не подходит!
58 = 111010

48 = 110000 - подходит!
58 = 111010

Результат: 48

Поразрядная конъюнкция:

15_15:

Определите набольшее натуральное число A, такое что выражение

((x & 26 = 0) ∨  (x & 13 = 0)) → ((x & 78 ≠ 0) → (x & A = 0))

тождественно истинно (то есть принимает значение 1 при любом натуральном значении переменной х)?

Типовые задания для тренировки:

✍ Решение:

Для упрощения восприятия введем обозначения:

z26 = (x & 26 = 0)
z13 = (x & 13 = 0)
z78 = (x & 78 = 0)
A = (x & A = 0)

Таким образом, получим следующее выражение:

(z26 ∨ z13) → (¬z78 → A) = 1

Упростим выражение по свойству импликации для второй скобки:

(z26 ∨ z13) → (z78 ∨ A) = 1

Упростим левую часть, используя свойство 2 (Z_k + Z_m = Z_{k and m}):

26 : 11010   единичные биты: 4, 3, 1
13 :  1101   единичные биты: 3, 2, 0
∧ =------------------------
     01000 = 8₁₀

То есть получили z26 ∨ z13 = z8
По правилу импликации: все единичные биты двоичной записи результата (z78 ∨ A) должны входить во множество единичных битов двоичной записи z8.
Рассмотрим:

z8 → (z78 ∨ A)
z78: не влияет на решение, так как операция дизъюнкция истинна тогда, 
когда хотя бы один операнд истинен
z8 → A     : ????

Для А единичными битами должны быть общие единичные биты для z8 (1000₂). Т.е. в нашим случае — это один бит — 3-й:

Наибольшее А = 1000 = 8₁₀

Результат: 8

Задания на поиск наибольшего или наименьшего числа А

Поиск наибольшего или наименьшего числа А:

15_4: 15 задание. Демоверсия ЕГЭ 2018 информатика:

Для какого наибольшего целого числа А формула

тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любых целых неотрицательных x и y?

✍ Решение:

✎ Способ 1 (программный):

Важно: Поскольку используется метод полного перебора, то возможна ситуация, когда транслятор будет работать слишком медленно. Но работоспособность представленного алгоритма проверена на онлайн компиляторах.

Pascalabc.net:

begin
  for var A := 200 downto -100 do
  begin
    var OK := 1;
    for var x := 0 to 100 do
      for var y := 0 to 100 do
        if ((x <= 9) <= (x * x <= A)) and ((y * y <= A) <= (y <= 9)) = false then 
        begin
          OK := 0;
          break;
        end;
    if OK = 1 then 
    begin
      print(A);
      break
    end;
  end;
end.

Бейсик:	Python: for A in range(200,-100,-1): OK = 1 for x in range(0,100): for y in range(0,100): OK = ((x<=9) <= (xx<=A)) and((y*y<=A) <= (y<=9)) if OK: print(A) break
С++:

✎ Способ 2 (теоретическое решение):

Условно разделим исходное выражение на части:

Главное действие (внешняя операция) в исходном выражении — это конъюнкция. Конъюнкция истинна, когда все операнды истинны. Т.е. в задаче обе части 1 и 2 должны быть истинными (т.к. по условию общая формула должна быть истинной).

Рассмотрим часть 1:

если в 1.1 имеем x > 9, то часть 1 будет истинна независимо от А. Значит, значение числа А влияет на решение только при выполнении условия:

x<=9

(импликация 0 → 0 = 1, 0 → 1 = 1)

теперь, для того чтобы в части 1, выражение было истинным, надо чтобы часть 1.2 была истинной:

x*x <= A

(импликация 1 → 1 = 1)

таким образом, получаем:

x <= 9
x² <= A

при любых x

так как нам необходимо найти наибольшее возможное А, то, значит, надо ограничить его значения сверху, а данная часть выражения ограничивает только снизу:

возьмем максимальное натуральное: x=9, тогда A>=81

Рассмотрим часть 2:

если 2.2 истинно (т.е. y <= 9), то часть 2 будет истинна независимо от А. Значит, значение числа А влияет на решение только при выполнении условия:

y > 9

теперь, для того чтобы в части 2 выражение было истинным, надо чтобы часть 2.1 была ложной:

y * y > A

(импликация 0 → 0 = 1)

таким образом, получаем:

y > 9
y² > A

при любых y

данная часть выражения ограничивает значения А сверху:

возьмем наименьшее возможное по условию натуральное: y = 10, тогда A < 100

Получаем, что наибольшее А меньшее 100: А = 99

Результат: 99

Подробное решение 15 задания демоверсии ЕГЭ 2018 года смотрите на видео (аналитическое решение):

📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь

Поиск наибольшего или наименьшего числа А:

✍ Решение:

✎ Способ 1 (программный):

Pascalabc.net:

begin
  for var A := -100 to 200 do
  begin
    var OK := 1;
    for var x := 1 to 100 do
      for var y := 1 to 100 do
        if ((y+3*x<A) or (x >20)or(y>40)) = false then 
        begin
          OK := 0;
          break;
        end;
    if OK = 1 then 
    begin
      print(A);
      break
    end;
  end;
end.

Бейсик:	Python: for A in range(-100,200): OK = 1 for x in range(1,100): for y in range(1,100): OK = (y+3x<A) or (x > 20) or (y > 40) if OK: print(A) break
С++:

✎ Способ 2 (теоретическое решение):

Определим основные части выражения, выделив отдельно неизвестную часть — с А, и, так сказать, известную часть, то есть остальную.

    1                 2
(y+3x < A) ∨ (x > 20) ∨ (y > 40)

Поскольку основными операциями являются операции дизъюнкции (логического сложения) и порядок их выполнения не важен, то последней, внешней, операцией будем выполнять дизъюнкцию слева, т.к. она объединяет неизвестную и известную часть.
Сначала важно рассмотреть вторую часть выражения, известную, так как от нее будет зависеть значение A. Если вторая часть истинна, то А может быть как = 1, так и = 0. Такой вариант нам не подходит:

(y+3x < A) ∨ (x > 20) ∨ (y > 40)
  ^{1 или 0?                   1               = 1}
Не подходит!

Соответственно, рассмотрим вариант, когда вторая часть ложна, тогда часть выражения с неизвестным А будет обязательно истинной, т.е.:

1. (y+3x < A) = 1
2. (x > 20) ∨ (y > 40) = 0

Дизъюнкция ложна, когда оба операнда ложны, т.е. из второго пункта имеем:

x <= 20
y <= 40

Для того, чтобы перекрыть все x и все y, возьмем наибольшие из возможных значений: x = 20, y = 40.
Выразим А:

А > 3x + y
A > 3*20 + 40
A > 100

Поскольку требуется найти наименьшее значение А, то имеем А = 101.

Результат: 101

Подробное решение досрочного ЕГЭ 2018 года смотрите на видео (аналитическое решение):

📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь

Поиск наибольшего или наименьшего числа А:

15_0:Разбор 15 задания. Демоверсия егэ по информатике 2019:

Для какого наибольшего целого неотрицательного числа А выражение

(48 ≠ y + 2x) ∨ (A < x) ∨ (A < y)

тождественно истинно, т.е. принимает значение 1 при любых целых неотрицательных x и y?

✍ Решение:
✎ Решение 1 (теоретическое):

Разделим общее выражение на две части. Выделим неизвестную часть красным:

(48 ≠ y + 2x) ∨ (A < x) ∨ (A < y)

Неизвестная часть должна быть истинной, она обязательно будет истинна, если известная часть — ложь:

(48 ≠ y + 2x) ∨ (A < x) ∨ (A < y) = 1
      ⁰                  ¹

Т.е. 48 ≠ y + 2x = 0 или y + 2x = 48. На графике это уравнение представляет линию. Из условия имеем два ограничения:(x > 0) and (y > 0). Отобразим линию для 1-й четверти, соответствующей положительным x и y:

y + 2x = 48  :
при x = 0, y = 48
при y = 0, 2x = 48 => x = 24

Возьмем некоторое значение A, например, A = 25, отметим его на графике белой областью так, чтобы выполнялось (A < x) ∨ (A < y). По условию имеем, что все точки данной части отрезка прямой y + 2x = 48 должны принадлежать отмеченной белой области. Заштрихуем область для всех точек прямой (голубым цветом):

То есть все точки голубого квадрата должны находиться под отрезком линии (включая вершину (A, A)), и данный квадрат, соответствует максимальному значению A.
Наибольшее значение голубая область приобретает в точке пересечения прямой y + 2x = 48 с прямой y = x:

Далее решаем полученное линейное уравнение (для x = y):

x + 2x = 48 =>
3x = 48
x = 16

Так как значение A должно быть меньше x, то наибольшее А = 15.

✎ Решение 2 (программное):
Python:

for A in range(200,0,-1):
    OK = 1
    for x in range(0,100):
        for y in range(0,100):
            OK *= (48!=y+2*x) or(A<x)or (A<y) 
    if OK:
        print(A)
        break

Результат: 15

Видео решения 15 задания демоверсии ЕГЭ 2019 (аналитическое решение):
📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь

Поиск наибольшего или наименьшего числа А:

15_19:

Для какого наименьшего целого числа А формула

(y + 5x <= 34) → ((y — x > 4) ∨ (y <= A))

тождественно истинна, т.е. принимает значение 1 при любых целых неотрицательных x и y?

✍ Решение:

Общая идея такова:
необходимо упростить формулу так, чтобы последняя операция (внешняя) выполнялась со скобкой, в которой находится искомое A. После чего разделить формулу на две части, в одной из которых находится искомое.
Избавимся от импликации, это даст нам возможность опустить общие скобки во второй части формулы:

¬(y + 5x <= 34) ∨ (y - x > 4) ∨ (y <= A)

Разделим формулу на две части таким образом, чтобы внешняя операции отделяла часть, в которой находится искомое A:

¬(y + 5x <= 34) ∨ (y - x > 4) ∨ (y <= A) = 1
        1 часть                  2 часть

Формула по условию должна быть истинной (=1). Внешняя операция — дизъюнкция — истинна аж в трех случаях: a=1 b=0, a=0 b=1, a=1 b=1.
Если мы допустим, что первая часть истинна, то вторая, искомая часть, может быть как истинной, так и ложной. Поэтому такой вариант не подходит.
Допустим, что первая часть ложна, тогда вторая, искомая часть, должна быть только истинной:

¬(y + 5x <= 34) ∨ (y - x > 4) ∨ (y <= A) = 1
        1 часть = 0               2 часть = 1

С учетом, что в первой части формулу находится операция дизъюнкция, которая ложна только в одном случае (a=0 b=0), то выпишем утверждения, получившиеся из первой части:

y + 5x > 34 = 0, значит:
1. y + 5x <= 34
y - x > 4 = 0, значит:
2. y - x <= 4

Кроме того, имеем еще одно утверждение второй части:

y <= A
или
A >= y

Отобразим получившиеся уравнения прямых на плоскости:

Раз A >= y, значит, искомая область лежит выше обеих прямых. Наименьшее значение А будет достигнуто в указанной точке пересечения двух прямых.
В точке пересечения прямых уравнения равны, т.е. имеем:

34 - 5x = 4 + x
30 = 6x
x = 5
Найдем y: 
y = 4 + 5 = 9

Поскольку имеем утверждение, что A >= y и в задании требуется найти наименьшее A, то получаем:

y = 9:
A >= 9 => наименьшее A = 9

✎ Решение 2 (программное):
Python:

for A in range(-100,100):
    OK = 1
    for x in range(0,100):
        for y in range(0,100):
            OK *= (y+5*x<=34)<=((y-x >4)or(y<=A)) 
    if OK:
        print( A )
        break

PascalABC.NET:

 
begin
  for var A := -100 to 100 do
  begin
    var OK := true;
    for var x := 0 to 100 do
    begin
      for var y := 0 to 100 do
      begin
        OK := (y + 5 * x <= 34) <= ((y - x > 4) or (y <= A));
        if OK = false then break;
      end;
      if OK = false then break;
    end;
    if OK then 
    begin
      print(A);
      break;
    end;
  end;
end.

Результат: 9

Поиск наибольшего или наименьшего числа А:

15_13:

Укажите наименьшее целое значение А при котором выражение

(2y + 5x < A) ∨ (2x + 4y > 100) ∨ (3x – 2y > 70)

истинно для любых целых положительных значений x и y.

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

Python:

for A in range(-200,200):
    OK = 1
    for x in range(1,100):
        for y in range(1,100):
            OK *= (2*y + 5*x < A) or (2*x + 4*y > 100) or (3*x - 2*y > 70) 
    if OK:
        print( A )
        break

PascalABC.NET:

begin
  for var A := -200 to 200 do
  begin
    var OK := true;
    for var x := 1 to 100 do
    begin
      for var y := 1 to 100 do
      begin
        OK := (2*y + 5*x < A) or (2*x + 4*y > 100) or (3*x - 2*y > 70);
        if OK = false then break;
      end;
      if OK = false then break;
    end;
    if OK then 
    begin
      print(A);
      break;
    end;
  end;
end.

Результат: 171

Видео разбора задания смотрите на видео (аналитическое решение):

📹 YouTube здесь
📹 Видеорешение на RuTube здесь

Поиск наибольшего или наименьшего числа А:

15_14:

Укажите наибольшее целое значение А при котором выражение

(3y – x > A) ∨ (2x + 3y < 30) ∨ (2y – x < –31)

истинно для любых целых положительных значений x и y.

Типовые задания для тренировки

✍ Решение:

✎ Решение 1 (теоретическое):

Разделим выражение на две части: часть с неизвестным = 1, часть известная = 0:

(3y – x > A) ∨ (2x + 3y < 30) ∨ (2y – x < –31) = 1

Выпишем отдельно обе скобки известной части:

(1) 
(2x + 3y) >= 30,
y >= (30 - 2x) / 3
x = (30 - 3y) /2

(2) 
(2y – x >=–31)
y >= (x - 31) / 2
x = 2y + 31

Подберем значения координат для x и y обеих частей, и отобразим линии на графике функций:

(1)
x | y
0 | 10
15| 0

(2)
x | y
0 | -15 ( целые)
30|0

Для первого уравнения:

Для второго уравнения:

Сопоставим обе области:

Добавим на график прямую A<3y-x:

Раз A < 3y – x, то будем перемещать А снизу вверх. Наибольшее значение А будет достигнуто в указанной точке пересечения с прямой (2).
Т.е. для уравнения (2) имеем:

если y = 1, то x = 2*1 + 31 = 33

Подставим в выражение для поиска А:

А < 3y - x
A < 3-33, A < -30, A=-31

✎ Решение (программное):
Python:

for A in range(200,-200,-1):
    OK = 1
    for x in range(1,100):
        for y in range(1,100):
            OK *= (3*y-x>A) or (2*x+3*y<30) or (2*y-x<-31) 
    if OK:
        print(A)
        break

Результат: -31

* В некоторых задачах использован метод, предложенный А.В. Здвижковой

Источник

Всего: 191 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Добавить в вариант

Обозначим через m&n поразрядную конъюнкцию неотрицательных целых чисел m и n.

Так, например, 14&5  =  1110₂&0101₂  =  0100₂  =  4.

Для какого наибольшего целого числа А формула

x&51 = 0 ∨ (x&41 = 0 → x&А = 0)

тождественно истинна (т. е. принимает значение 1 при любом неотрицательном целом значении переменной x)?

Обозначим через m&n поразрядную конъюнкцию неотрицательных целых чисел m и n.

Так, например, 14&5  =  1110₂&0101₂  =  0100₂  =  4.

Для какого наименьшего неотрицательного целого числа А формула

x&51 = 0 ∨ (x&41 = 0 → x&А = 0)

тождественно истинна (т. е. принимает значение 1 при любом неотрицательном целом значении переменной x)?

На числовой прямой даны два отрезка: P = [17, 46] и Q = [22, 57]. Отрезок A таков, что приведённая ниже формула истинна при любом значении переменной х:

¬(x ∈ A) →(((x ∈ P) ⋀ (x ∈ Q)) → (x ∈ A))

Какова наименьшая возможная длина отрезка A?

На числовой прямой даны два отрезка: Р = [30, 45] и Q = [40, 55]. Какова наименьшая возможная длина интервала A, что обе приведённые ниже формулы истинны при любом значении переменной х:

( ¬(x ∈ A) → (¬(x ∈ P)) )

((x ∈ Q)→ (x ∈ A))

На числовой прямой даны два отрезка: Р = [3, 38] и Q = [21, 57]. Какова наибольшая возможная длина интервала A, что логическое выражение

((х ∈ Q) → (х ∈ Р)) → ¬(х ∈ A)

тождественно истинно, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны два отрезка: P = [1, 39] и Q = [23, 58]. Какова наибольшая возможная длина интервала A, что логическое выражение

((x ∈ P) → ¬(x ∈ Q)) → ¬(x ∈ А)

тождественно истинно, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны два отрезка: D  =  [17; 58] и C  =  [29; 80]. Укажите наименьшую возможную длину такого отрезка A, для которого логическое выражение

(x ∈ D) → ((¬(x ∈ C)∧ ¬(x ∈ A)) → ¬(x ∈ D))

истинно (т. е. принимает значение 1) при любом значении переменной х.

Источник: Демонстрационная версия ЕГЭ−2022 по информатике

На числовой прямой даны два отрезка: P = [4, 15] и Q = [12, 20].

Укажите наименьшую возможную длину отрезка A, для которого выражение

((x ∈ P) ∧ (x ∈ Q)) → (x ∈ A)

тождественно истинно, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны два отрезка: P = [20, 50] и Q = [30,65]. Отрезок A таков, что формул

¬(x ∈ A) → ((x ∈ P) →¬ (x ∈ Q))

истинна при любом значении переменной x. Какова наименьшая возможная длина отрезка A?

Источник: ЕГЭ по информатике 23.03.2016. Досрочная волна

На числовой прямой задан отрезок A. Известно, что формула

((x ∈ A) → (x² ≤ 100)) ∧ ((x² ≤ 64) → (x ∈ A))

тождественно истинна при любом вещественном x. Какую наименьшую длину может иметь отрезок A?

На числовой прямой даны два отрезка: P = [2, 10] и Q = [6, 14]. Какова наибольшая возможная длина интервала A, что формула

( (x ∈ А) → (x ∈ P) ) ∨ (x ∈ Q)

тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны три отрезка: P = [10, 40], Q = [5, 15] и R = [35, 50]. Какова наименьшая возможная длина промежутка A, что формула

( (x ∈ А) ∨ (x ∈ P) ) ∨ ((x ∈ Q)→ (x ∈ R))

тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны два отрезка: P = [12, 62] и Q = [32, 92].

Какова наименьшая возможная длина интервала A, что формула

(¬(x ∈ А) ∧ (x ∈ Q)) → (x ∈ P)

тождественно истинна, т. е. принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны два отрезка: P = [8, 39] и Q = [23, 58].

Какова наименьшая возможная длина интервала A, при которой выражение

((x ∈ P) ∨ (x ∈ А)) → ((x ∈ Q) ∨ (x ∈ А))

тождественно истинно, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны два отрезка: P  =  [17, 54] и Q  =  [37, 83]. Какова наименьшая возможная длина интервала A, что формула

(x ∈ P) → (((x ∈ Q) ∧ ¬(x ∈ A)) → ¬(x ∈ P))

тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

Источник: ЕГЭ по информатике 2021. Досрочная волна

Элементами множества А являются натуральные числа. Известно, что выражение

(x ∈ {2, 4, 6, 8, 10, 12}) → (((x ∈ {3, 6, 9, 12, 15}) ∧ ¬(x ∈ A)) → ¬(x ∈ {2, 4, 6, 8, 10, 12}))

истинно (т. е. принимает значение 1) при любом значении переменной х. Определите наименьшее возможное значение суммы элементов множества A.

Элементами множества А являются натуральные числа. Известно, что выражение

(x ∈ {2, 4, 6, 8, 10, 12}) → (((x ∈ {4, 8, 12, 16}) ∧ ¬(x ∈ A)) → ¬(x ∈ {2, 4, 6, 8, 10, 12}))

На числовой прямой даны два отрезка: Р = [22, 72] и Q = [42, 102]. Какова наименьшая возможная длина интервала A, что логическое выражение

¬(¬(х ∈ А) ∧ (х ∈ Р)) ∨ (х ∈ Q)

тождественно истинно, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны два отрезка: Р = [12, 62] и Q = [52, 92]. Какова наименьшая возможная длина интервала A, что логическое выражение

¬(¬(х ∈ А) ∧ (х ∈ Р)) ∨ (х ∈ Q)

тождественно истинно, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

На числовой прямой даны два отрезка: P = [3, 13] и Q = [12, 22]. Какова наибольшая возможная длина интервала A, что формула

((х ∈ A) → (х ∈ Р)) ∨ (х ∈ Q)

тождественно истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении переменной х.

Всего: 191 1–20 | 21–40 | 41–60 | 61–80 …

Источник

Тема: «Основы логики при подготовке
учащихся к ЕГЭ по информатике»

Оглавление

Введение

Глава
1. Теоретический анализ раздела «Основы логики»

1.1.
Формы мышления. Алгебра высказываний.

1.2.
Логические выражения и функции

1.3.
Логические законы

1.4.
Базовые логические элементы

Глава
2. Методика подготовки к ЕГЭ по теме «Основы логики»

2.1.
Кодификатор

2.2.
Разбор заданий

2.3.
Основные трудности при решении заданий

2.4.
Анализ выполнения заданий этой темы

Глава
3. Решения задач ЕГЭ по теме «Основы логики»

Заключение

Список
литературы

Введение

Подготовка
к ЕГЭ по информатике стала актуальной с введением экзамена по информатике по
выбору при окончании средней школы и введением в некоторых ВУЗах, включая и
гуманитарные, вступительных экзаменов по информатике.

Тема
«Логика. Логические основы компьютера» – один из разделов, изучаемых в рамках
учебной дисциплины «Информатика и ИКТ» на профильном уровне. В силу своей
предельной общности и абстрактности логика имеет отношение буквально ко всем
конкретным отраслям науки и техники. Потому, что как бы ни были различны и
своеобразны эти отрасли, все же законы и правила мышления, на которых они
основываются, едины.

Изучение
логики развивает: ясность и четкость мышления; способность предельно уточнять
предмет мысли; внимательность, аккуратность, обстоятельность, убедительность в
суждениях; умение абстрагироваться от конкретного содержания и сосредоточиться
на структуре своей мысли.

Предмет исследования
– методы подготовки к ЕГЭ по информатике по теме «Основы логики».

Объект исследования
– раздел «Основы логики» школьного курса информатики.

Цель: комплексное, системное
изучение методики подготовки к ЕГЭ по информатике по теме «Основы логики».

Достижение
поставленной цели требует постановки и решения следующих задач:

1.
провести теоретический анализ раздела «Основы
логики»;

2.
рассмотреть возможные трудности при
решении задач данной темы.

Глава 1. Теоретический анализ раздела
«Основы логики»

1.1. Формы мышления. Алгебра высказываний.

Логика
— наука о способах и формах мышления, которая возникла в Древнем Китае и
Индии.

Основоположником
формальной логики по праву считается Аристотель. Логика позволяет, отвлекаясь
от содержательной стороны, строить формальные модели окружающего мира.
Свойства, связи, и отношения объектов окружающего мира в сознании человека
отражают законы логики.

Мышление
всегда осуществляется в следующих формах: понятие, высказывание и
умозаключение.

Алгебра
высказываний позволяет определять истинность или ложность составных
высказываний.

В
алгебре высказываний простым высказываниям или суждениям соответствуют логические
переменные. Истинному высказыванию соответствует значение логической
переменной 1, а ложному — значение 0. Над высказываниями можно производить
определенные логические операции, в результате которых получаются новые,
составные высказывания[14, 98 c.].

Для
образования новых высказываний наиболее часто используются базовые логические
операции, выражаемые с помощью логических связок «и» (логическое умножение
(конъюнкция)), «или» (логическое сложение (дизъюнкция)), «не» (логическое
отрицание (инверсия)).

Конъюнкция. Операцию
логического умножения (конъюнкцию) принято обозначать значком «&» либо «/»:

F
= А / В.

Функция
логического умножения F может принимать лишь два значения «истина» (1) и
«ложь» (0). Значение логической функции определяется с помощью таблицы
истинности:

А	В	А / В
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Дизъюнкция. Операцию
логического сложения обозначают «v» либо «+».

F
= A/B

Таблица
истинности:

A	B	A/B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Инверсия. Операцию
логического отрицания обозначают F = ¬A.

Таблица
истинности логического отрицания:

Равносильными
логическими выражениями называются логические выражения, у которых совпадают
последние столбцы таблиц истинности.

Логическое следование (импликация)
— это логическая функция, которую можно описать помощью оборота «если…,
то…», и обозначается:

А
–> В.

Таблица
истинности:

A	B	А–>В
0	0	1
0	1	1
1	0	0
1	1	1

Логическое равенство (эквивалентность)
— это логическая функция, которую можно описать помощью оборота «тогда и только
тогда, когда …» и обозначается А<–>В.

Таблица
истинности:

A	B	А<–>В
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

1.2. Логические выражения и функции

Логические
выражения. Составные высказывания можно представить в виде логического
выражения или формулы, которая состоит из логических переменных, обозначающих
высказывания, и знаков логических операций.

Логические
операции выполняются в следующем порядке: инверсия, конъюнкция, дизъюнкция.
Скобки позволяют этот порядок изменить:

F
= (A/B) / (A/B)

Таблицу
истинности можно построить для каждого логического выражения. Она определяет
его значение при всех возможных комбинациях значений логических переменных [14,
99 c.].

Построение
таблицы истинности:

1.
Количество строк N в таблице истинности
равно количеству возможных комбинаций значений логических переменных n
и определяется по формуле: N = 2ⁿ.

2.
Количество столбцов в таблице истинности
равно количеству логических переменных плюс количество логических операций.

3.
Построить таблицу истинности с необходимым
количеством строк и столбцов и записать значения исходных логических
переменных.

4.
Заполнить таблицу истинности по столбцам,
в соответствии с таблицами истинности.

1.3. Логические законы

Закон тождества.
Всякое высказывание тождественно самому себе:

А
= А.

Закон непротиворечия.
Высказывание не может быть одновременно истинным и ложным:

А
/ ¬А = 0.

Закон исключенного третьего.
Высказывание может быть либо истинным, либо ложным:

A
/ ¬A = 1.

Закон двойного отрицания.
Двойное отрицание дает в итоге исходное высказывание:

¬¬А
= А

Законы де Моргана:

¬(A
/ B)
= ¬A
/ ¬B

Закон коммутативности.

А
/ В = В / А

A
/ B = B / A

Закон ассоциативности:

(А
/ В) / С = А / (В / С)

(A
/ B) / C = A / (B / C)

Закон дистрибутивности.
Отличается от подобного закона в алгебре — за скобки можно выносить не только
общие множители, но и общие слагаемые:

(A
/ B) / (A / C)=A / (B / C)

(A
/ B) / (A / C) = A / (B / C)

1.4. Базовые логические элементы

В
основе обработки компьютером информации лежит алгебра логики, разработанная
английским математиком Дж. Булем. Схемные реализации логических операций
называются логическими элементами.

Логический
элемент НЕ преобразует сигнал в противоположный, например, если на вход
элемента подана логическая единица, то на выходе этого элемента будет
логический ноль и наоборот.

X	НЕ X
0	1
1	0

Логический
элемент ИЛИ преобразует два сигнала, поданных на вход, в один сигнал на выходе
по следующему принципу. Если на любой вход логического элемента ИЛИ будет
подана логическая единица, то на выходе элемента будет логическая единица. Если
на оба входа подан логический ноль, то на выходе элемента ИЛИ также будет ноль.

X	Y	Z
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Логический
элемент И преобразует два сигнала, поданных на вход, в один сигнал на выходе по
следующему принципу. Если на любой вход логического элемента И будет подана
логическая единица, а на другой вход логический ноль, то на выходе элемента
будет логический ноль. Если на оба входа подана логическая единица, то на
выходе элемента И также будет единица.

X	Y	Z
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Из
тысяч и миллионов таких элементов строится ЭВМ [14, 103 c.].

Рассмотрим,
как из логических элементов можно сконструировать устройство для сложения двух
двоичных чисел — так называемый одноразрядный сумматор или полусумматор. Это
устройство должно давать на выходе следующие сигналы:

0
+ 0 = 00

0
+ 1 = 01

1
+ 0 = 01

1
+ 1 = 10

Многоразрядный
сумматор состоит из полных одноразрядных сумматоров, соединенных следующим
образом: на каждый разряд ставится одноразрядный сумматор, причем выход
(перенос) сумматора младшего разряда подключается ко входу сумматора старшего
разряда.

Глава 2. Методика подготовки к ЕГЭ по
теме «Основы логики»

2.1. Кодификатор

Код блока	Код контролируемого элемента	Элементы содержания, проверяемые заданиями КИМ
1	1.5	Логика и алгоритмы
1	1.5.1	Высказывания, логические операции, кванторы, истинность высказывания
3	3.5.2	Использование инструментов поисковых систем (формирование запросов)

Материал, проверяемый ЕГЭ

На
уровне воспроизведения знаний проверяется такой фундаментальный теоретический
материал, как: основные элементы математической логики.

Материал
на проверку сформированности умений применять свои знания в стандартной ситуации:

·
создавать и преобразовывать логические
выражения;

·
формировать для логической функции таблицу
истинности и логическую схему.

Материал
на проверку сформированности умений применять свои знания в новой ситуации:
решать логические задачи.

2.2. Разбор заданий

По
теме «Основы логики» в экзаменационной работе содержалось четыре задания: два с
выбором ответа и два с кратким ответом. Эти задания включали в себя проверку
умения строить таблицы истинности и логические схемы, преобразовывать
логические выражения, решение логического уравнения. Уровень сложности,
максимальный первичный балл и время выполнения определяется по спецификации. Обозначения:
Б – базовый уровень сложности, П – повышенный уровень сложности, В – высокий
уровень сложности.

Обозначение задания в работе	Проверяемые элементы содержания	Коды проверяемых элементов содержания по кодификатору	Коды требований к уровню подготовки выпускников по кодификато ру	Коды видов деятельности (п.5 спецификации)	Уровень сложности задания	Макс. балл за выполнение задания	Примерное время выполнения задания (мин.)
А3	Умения строить таблицы истинности и логические схемы	1.5.1	1.1.6	2	Б	1	2
А10	Знание основных понятий и законов математической логики	1.5.1	1.1.7	2	П	1	2
В12	Умение осуществлять поиск информации в Интернет	3.5.2	2.1	3	П	1	2
В15	Умение строить и преобразовывать логические выражения	1.5.1	1.1.7	3	В	1	10

В
экзаменационных заданиях используются следующие соглашения:

1.
Обозначения для логических связок (операций):

a)
отрицание (инверсия) обозначается ¬ (например,
¬А);

b)
конъюнкция (логическое умножение,
логическое И) обозначается / (например, А / В);

c)
дизъюнкция (логическое сложение,
логическое ИЛИ) обозначается / (например, A / В);

d)
следование (импликация) обозначается –>
(например, А –> В);

e)
символ 1 используется для обозначения
истины (истинного высказывания); символ 0 — для обозначения лжи (ложного
высказывания).

2.
Два логических выражения, содержащих переменные, называются равносильными
(эквивалентными), если значения этих выражений совпадают при любых
значениях переменных. Так, выражения А –> В и (¬А) / В равносильны, а А /
В и А / В – нет (значения выражений разные, например, при А = 1, В = 0).

3.
Приоритеты логических операций: инверсия (отрицание), конъюнкция
(логическое умножение), дизъюнкция (логическое сложение), импликация
(следование), эквивалентность (равносильность). Таким образом, ¬А / В / С /
D совпадает с ((¬А) / В) / (С / D). Возможна запись А / В / С вместо (А /
В) / С. То же относится и к дизъюнкции: возможна запись А / В / С вместо (А
/ В) / С.

2.3. Основные трудности при решении заданий

Задание А10 повышенного уровня на
проверку знания основных понятий и законов математической логики. Задание А3 базового
уровня на умение строить таблицы истинности и логические
схемы, задания В12, повышенного уровня, проверяют умение осуществлять
поиск информации в Интернет, используя логические операции. Задание В15
относится к высокому уровню сложности, требует от экзаменуемого умения
строить и преобразовывать логические выражения.

А3. Умение строить
таблицы истинности и логические схемы.

Типичные
ошибки:

· серьезные сложности представляет применяемая в заданиях ЕГЭ форма
записи логических выражений с «закорючками», поэтому рекомендуется сначала внимательно
перевести их в «удобоваримый» вид;

· расчет на то, что ученик перепутает значки Ù
и Ú (неверный ответ 1);

·
в некоторых случаях заданные
выражения-ответы лучше сначала упростить, особенно если они содержат импликацию
или инверсию сложных выражений.

А10. Знание основных
понятий и законов математической логики.

Типичные
ошибки:

·
можно «забыть» отрицание
(помните, что правильный ответ – всего один!);

·
можно перепутать порядок
операций (скобки, «НЕ», «И», «ИЛИ», «импликация»);

·
нужно помнить таблицу истинности
операции «импликация»;

·
нужно помнить законы логики
(например, формулы де Моргана);

·
при использовании формул де
Моргана нужно не забыть заменить «И» на «ИЛИ» и наоборот;

·
нужно не забыть, например, что
инверсией (отрицанием) для выражения X > 3 является X ≤ 3, а не X < 3;

· иногда для решения нужно упростить не только исходное выражение,
но и заданные ответы, если они содержат импликацию или инверсию сложных
выражений.

В12. Умение осуществлять
поиск информации в Интернет.

Типичные
ошибки:

· нужно внимательно читать условие, так как в некоторых задачах
требуется перечислить запросы в порядке убывания количества результатов, а в
некоторых – в порядке возрастания;

· можно ошибиться в непривычных значках: «И» = &, «ИЛИ» = | (эти
обозначения привычны для тех, кто программирует на языке Си);

· можно перепутать значение операций «И» и «ИЛИ», а также порядок
выполнения цепочки операций (сначала – «И», потом – «ИЛИ»);

· для сложных запросов не всегда удастся так просто расположить
запросы по возрастанию (или убыванию) ограничений;

· решение достаточно громоздко, хотя позволяет с помощью простых
операций решить задачу, не рискуя ошибиться при вычислениях «в уме» в сложных
случаях;

· внимательнее с индексами переменных, очень легко по невнимательности
написать, например, N₅ вместо N₆ и получить совершенно другой результат.

В15. Умение строить и
преобразовывать логические выражения.

Типичные
ошибки:

·
Плохое знание таблиц истинности;

·
Ошибки из-за невнимательности к значкам,
которыми в выражениях обозначают логические операции. Это происходит от того,
что в разных учебниках эти значки отличаются по написанию;

·
нужно помнить правила
преобразования логических выражений и хорошо владеть этой техникой;

·
легко запутаться в
многочисленных столбцах с однородными данными (нулями и единицами);

·
длинное запутанное условие, из
которого нужно выделить действительно существенную информацию и формализовать
ее;

·
легко по невнимательности перепутать
порядок букв в ответе.

2.4. Анализ выполнения заданий этой темы

По
разделу «Основы логики» в экзаменационной работе содержится четыре задания: два
с выбором ответа и два с кратким ответом. Одно задание базового, два
повышенного и одно – высокого уровня сложности. Экзаменуемые хорошо справились
с заданием А3 базового уровня на проверку умения строить таблицы истинности и
логические схемы: 79% выполнения в среднем. Результат практически эквивалентен предыдущим
годам. Результат выполнения задания А10 повышенного уровня на проверку знания
основных понятий и законов математической логики также выше результатов прошлых
лет: 74% [2, 90 c.].

Как
и в прошлые годы задание В12 повышенного уровня сложности на умение
осуществлять поиск информации в Интернете с использованием логических операций дало
результат в среднем 51%. Результат выполнения задания В15 высокого уровня сложности
с кратким ответом на умение строить и преобразовывать логические выражения
составил 69%.

В
целом в 2013 году по теме «Основы логики» результаты полностью соответствуют и
иногда даже превосходят результаты, прогнозировавшиеся комиссией. Можно сделать
окончательный вывод о том, что повышенное внимание, уделенное этому разделу при
разборе результатов ЕГЭ предыдущих лет, дало свои плоды: результат усвоения
этой темы не выбивается из общего ряда.

Глава 3. Решения задач ЕГЭ по теме
«Основы логики»

А3. Символом
F
обозначено одно из указанных ниже логических выражений от трех аргументов: X,
Y,
Z.
Дан фрагмент таблицы истинности выражения F:

Какое выражение
соответствует F?

Надпись: X Y Z F
1 0 0 1
0 0 0 0
1 1 1 0

1)
¬X Ù ¬Y Ù
¬Z        2)
X Ù Y Ù
Z
3) X Ù
¬Y Ù ¬Z
4) X Ú
¬Y Ú ¬Z

Решение:

1)
перепишем ответы в других
обозначениях: 1) 2) 3) 4)

2)
в столбце F есть единственная единица для
комбинации , простейшая функция, истинная (только)
для этого случая, имеет вид , она есть среди
приведенных ответов (ответ 3)

3)
таким образом, правильный ответ – 3.

А 10. На
числовой прямой даны два отрезка: P
=[10?30] и Q=[25,55]. Определите
наибольшую возможную длину отрезка A,
при котором формула (xÎA)→((xÎP)
Ú(xÎQ))
тождественна истинна, то есть принимает значение 1 при любом значении
переменной x.

1)
10 2) 20 3) 30 4) 45

Решение:

1)
для того, чтобы упростить понимание
выражения, обозначим отдельные высказывания буквами

A: x Î
А, P: x Î
P, Q: x Î
Q

2)
перейдем к более простым обозначениям

A
→ (P + Q)

3)
раскроем импликацию через операции НЕ и
ИЛИ ():

4)
для того, чтобы выражение было истинно при
всех x, нужно, чтобы было истинно там, где
ложно (жёлтая область на рисунке)

5)
поэтому максимальный отрезок, где A
может быть истинно (и, соответственно, ложно)
– это отрезок [10,55], имеющий длину 45

6)
Ответ: 4.

В12. В таблице приведены запросы и
количество страниц, которые нашел поисковый сервер по этим запросам в некотором
сегменте Интернета:

*Запрос*	*Количество страниц (тыс.)*
Динамо & Рубин	320
Спартак & Рубин	280
(Динамо \| Спартак) & Рубин	430

Сколько
страниц (в тысячах) будет найдено по запросу Рубин & Динамо &
Спартак?

Решение (вариант 1, круги Эйлера, полная диаграмма):

1)
в этой задаче неполные данные, так как они
не позволяют определить размеры всех областей; однако их хватает для того,
чтобы ответить на поставленный вопрос

2)
обозначим области, которые соответствуют
каждому запросу

*Запрос*	*Области*	*Количество страниц (тыс.)*
Динамо & Рубин	1+2	320
Спартак & Рубин	2+3	280
(Динамо \| Спартак) & Рубин	1+2+3	430
Рубин & Динамо & Спартак	2	?

3)
из таблицы следует, что в суммарный
результат первых двух запросов область 2 входит дважды (1 + 2 + 2 + 3),
поэтому, сравнивая этот результат с третьим запросом (1 + 2 + 3), сразу находим
результат четвертого:

N₂
= (320 + 280) – 430 = 170

4)
таким образом, ответ – 170.

В 15.
Сколько различных решений имеет система логических уравнений

(x₁®x₂)
® (x₃®x₄)=1

(x₃®x₄) ®
(x₅®x₆)=1

Где x₁,
x₂,…,x₆
– логические переменные? В ответе не нужно перечислять все различные наборы
значений переменных, при которых выполнено данное равенство. В качестве ответа
нужно указать количество таких наборов.

Решение (метод замены переменных):

1)
используем замену переменных (заметим, что
каждая из новых переменных независима от других, это важно!):

Y₁
= x₁
® x₂,
Y₂
= x₃
® x₄,
Y₃
= x₅
® x₆

тогда система запишется в виде

Y₁ ®
Y₂ = 1

Y₂ ®
Y₃ = 1

2)
можно объединить эти уравнения в одно

(Y₁ ®
Y₂)
Ù (Y₂ ®
Y₃)
= 1

для того, чтобы это равенство было
выполнено, ни одно из импликаций не должна быть ложной, то есть в битовой
цепочке, составленной из значений переменных Y₁, Y₂,
Y₃,
не должно быть последовательности «10»; вот все возможные варианты:

Y₁	Y₂	Y₃
0	0	0
0	0	1
0	1	1
1	1	1

3)
теперь вернемся к исходным переменным;
импликация x₁
® x₂
дает 0 при одном наборе исходных переменных (x₁,x₂)
= (1,0) и 1 при трёх наборах (x₁,x₂)
= {(0,0), (0,1), (1,1)}

4)
учитывая, что каждая из новых переменных Y₁,
Y₂,
Y₃,
независима от других; для каждой строки полученной таблицы просто перемножаем
количество вариантов комбинация исходных переменных:

Y₁	Y₂	Y₃	вариантов
0	0	0	111=1
0	0	1	113=3
0	1	1	133=9
1	1	1	333=27

5)
складываем все результаты: 1 + 3 + 9 + 27
= 40

6)
Ответ: 40.

Заключение

Тема
«Логика. Логические основы компьютера» – один из разделов, изучаемых в рамках
учебной дисциплины «Информатика и ИКТ» на профильном уровне.

Важна
роль задач в изучении этого раздела. Ученики должны понимать, что логика в силу
своей предельной общности и абстрактности имеет отношение буквально ко всем
конкретным отраслям науки и техники.

В
работе представлены решения задач по теме «Основы логики», взятые из
демо-версий ЕГЭ по информатике разных лет.

Таким
образом, в результате проделанной работы были достигнута цель и решены
поставленные задачи.

Список литературы

1.
Бочкин А. И. Методика преподавания
информатики. – Минск: Высшая школа, 2007. – 431 с.

2.
ЕГЭ 2013. Информатика.
Федеральный банк экзаменационных материалов / Авт.-сост. П. А. Якушкин, С. С.
Крылов. — М. : Эксмо, 2013. — 160 с.

3.
Информатика : ЕГЭ-2013 : Самые
новые задания/авт.-сост. О.В. Ярцева, Е.Н. Цикина. — М.: ACT: Астрель, 2013. — 126 с.

4.
Информатика и ИКТ: Учебник.
Начальный уровень / Под ред. Н. В. Макаровой. — СПб.: Питер, 2011.

5.
Информатика и ИКТ: Учебник.
8-9 класс / Под ред. Н. В. Макаровой. — СПб.: Питер, 2011.

6.
Информатика и ИКТ: Практикум.
8-9 класс. / Под ред. Н. В. Макаровой. — СПб.: Питер, 2011.

7.
Информатика и ИКТ: Учебник. 10
класс. Базовый уровень / Под ред. Н. В. Макаровой. — СПб.: Питер, 2011.

8.
Информатика и ИКТ: Учебник. 11
класс. Базовый уровень / Под ред. Н. В. Макаровой — СПб.: Питер, 2011.

9.
Информатика и ИКТ:
Методическое пособие для учителей. Т. 1. / Под ред. проф. Н. В. Макаровой. —
СПб.: Питер, 2011.

10.
Информатика и ИКТ: Методическое
пособие для учителей. Т. 2. / Под ред. проф. Н. В. Макаровой. СПб.: Питер, 2011.

11.
Информатика и ИКТ:
Методическое пособие для учителей. Т. 3. / Под ред. проф. Н. В. Макаровой.
СПб.: Питер, 2011.

12.
Лапчик М. П. и др. Методика
преподавания информатики. – М.: Академия, 2011. – 624 с.

13.
Лыскова В. Ю., Ракитина Е. А.
Логика в информатике. – М.: ЛБЗ, 2011. – 160 с.

14.
Молодцов В.А. Информатика :
тесты, задания, лучшие методики / Молодцов В.А., Рыжикова Н.Б. — Ростов н/Д :
Феникс, 2008. — 217 с.

15.
Подготовка к ЕГЭ по
дисциплине «Информатика и ИКТ» / Под ред. Н. В. Макаровой. — СПб.: Питер, 2011.

16.
Семакин И. Г., Шеина Т. Ю.
Преподавание базового курса информатики в средней школе. Методическое пособие.
– М.: БИНОМ. ЛБЗ, 2012.

17.
Софронова Н. В. Теория и методика
обучения информатике. – М.: Высшая школа, 2009. – 223 с.

Источник

В настоящее время на вступительных экзаменах
по информатике есть много заданий по теме
“алгебра логики”. Цель данного урока –
закрепление навыков решения заданий ЕГЭ по
информатике с использованием элементов алгебры
логики.

Цели урока:

Формирование умения применять полученные
знания на практике;
Развитие умения построения таблиц истинности
по заданным формулам;
Развитие умения решать текстовые задачи с
использованием законов логики.

Задачи урока:

Воспитательная – развитие
познавательного интереса, логического мышления.
Образовательная – повторение основ
математической логики, выполнение практических
заданий.
Развивающая – развитие логического
мышления, внимательности.

Ход урока

Повторение логических операций и законов.
Применение логических операций и законов на
практике.
Объяснение домашнего задания.

Сегодня мы с вами завершаем тему “Основы
логики” и применим основные логические
операции, законы преобразования для решения
заданий ЕГЭ по информатике.

Урок идет параллельно с презентацией. <Приложение1>

1. Повторение логических операций и
законов.

Алгебра логики – раздел математической логики,
изучающий строение сложных логических
высказываний и способы установления их
истинности с помощью алгебраических методов.

Вопросы:

1. Основоположник формальной логики?

Аристотель.

2. Основоположник алгебры логики?

Джордж Буль.

3. Перечислите логические операции:

¬ отрицание (инверсия)
&, / конъюнкция (“И”)
V дизъюнкция (“ИЛИ”)

логическое следование (импликация)
равнозначность
(эквивалентность)

4. В чем смысл закона двойного отрицания?

Двойное отрицание исключает отрицание.

5. Законы де Моргана (законы общей инверсии).

Отрицание дизъюнкции является конъюнкцией
отрицаний:

¬(A V B) = ¬A / ¬B

Отрицание конъюнкции является дизъюнкцией
отрицаний:

¬(A /B) = ¬A V ¬B

6. Закон идемпотентности (одинаковости).

A V A = A

A / A = A

7. В чём смысл закона исключения третьего?

Из двух противоречащих высказываний об одном и
том же одно всегда истинно, второе ложно,
третьего не дано:

A V ¬А= 1

8. О чём закон противоречия?

Не могут быть одновременно истинны утверждение
и его отрицание:

A / ¬А= 0

9. Закон исключения констант.

Для логического сложения:

A V 1 = 1 A V 0 = A

Для логического умножения:

A / 1 = A A / 0 = 0

10. Как выразить импликацию через дизъюнкцию?

А В = ¬A V В

2. Примение логических операций и законов
на практике.

Пример 1. (Задание А11 демоверсии 2004 г.)

Для какого имени истинно высказывание:

¬ (Первая буква имени гласная -> Четвертая
буква имени согласная)?

1) ЕЛЕНА

2) ВАДИМ

3) АНТОН

4) ФЕДОР

Решение. Сложное высказывание состоит из
двух простых высказываний:

А – первая буква имени гласная,

В – четвертая буква имени согласная.

¬ (А В) = ¬ (¬A V
В) = (¬ (¬А) / ¬B) = A / ¬B

Применяемые формулы:

1. Импликация через дизъюнкцию А ? В = ¬A V В

2. Закон де Моргана ¬(A V B) = ¬A / ¬B

3. Закон двойного отрицания.

(Первая буква имени гласная / Четвертая буква
имени гласная)

Ответ: 3

Пример 2. (Задание А12 демоверсии 2004 г.)

Какое логическое выражение равносильно
выражению ¬ (А / ¬B)?

1) A / B

2) A / B

3) ¬A / ¬B

4) ¬A / B

Решение. ¬ (А / ¬B)= ¬ А / ¬ (¬B)= ¬ А / B

Ответ: 4

Пример 3.

Составить таблицу истинности для формулы

¬ (B / C) V (A/C B)

Порядок выполнения логических операций:

¬ (B / C) V (A/C B)

2 1 5 3 4

Составить таблицу истинности.

Сколько строк будет в вашей таблице? 3
переменных: А, В, С; 2³=8

Сколько столбцов? 5 операций + 3 переменных = 8

Решение:

A	B	C	(B / C)	¬ (B / C)	A/C	(A/C ? B)	¬ (B / C) V (A/C B)
0	0	0	0	1	0	1	1
0	0	1	0	1	0	1	1
0	1	0	0	1	0	1	1
0	1	1	1	0	0	1	1
1	0	0	0	1	0	0	1
1	0	1	0	1	1	1	1
1	1	0	0	1	0	0	1
1	1	1	1	0	1	1	1

Какие ответы получились в последнем столбце?

Ответ: 1

Логическое выражение называется тождественно-истинным,
если оно принимает значения 1 на всех наборах
входящих в него простых высказываний.
Тождественно-истинные формулы называют тавтологиями.

Решим этот пример аналитическим методом:

упрощаем выражение

¬ (B / C) V (A/C B)=
(применим формулу для импликации)

¬ (B / C) V ¬ (A / C) V B = (применим 1 и 2 законы де
Моргана)

(¬B V ¬C) V (¬A V ¬C) V B = (уберём скобки)

¬B V ¬C V ¬A V ¬C V B= (применим переместительный
закон)

¬B V B V ¬C V ¬C V ¬A = (закон исключения третьего,
закон идемпотентности)

1 V ¬С V ¬A = 1 V ¬A = 1 (закон исключения констант)

Ответ: 1, означает, что формула является
тождественно-истинной или тавтологией.

Логическое выражение называется тождественно-ложным,
если оно принимает значения 0 на всех наборах
входящих в него простых высказываний.

(задание 3 домашнего задания)

Пример 4.

В таблице приведены запросы к поисковому
серверу. Расположите обозначения запросов в
порядке возрастания количества страниц, которые
найдёт поисковый сервер по каждому запросу.

Для обозначения логической операции “ИЛИ” в
запросе используется символ I, а для логической
операции “И” – символ &.

А Законы & Физика

Б Законы I (Физика & Биология)

В Законы & Физика & Биология & Химия

Г Законы I Физика I Биология

Решение:

Первый способ основан на рассуждении.
Рассуждая логически, мы видим, что больше всего
будет найдено страниц по запросу Г, так как при
его исполнении будут найдены и страницы со
словом “законы”, и страницы, со словом
“физика”, и страницы со словом “биология”.
Меньше всего будет найдено страниц по запросу В,
так как в нем присутствие всех четырех слов на
искомой странице. Осталось сравнить запросы А и
Б. По запросу Б будут найдены все страницы,
соответствующие запросу А, (так как в последних
обязательно присутствует слово “законы”), а
также страницы, содержащие одновременно слова
“физика” и “биология”. Следовательно по
запросу Б будет найдено больше страниц, чем по
запросу А. Итак, упорядочив запросы по
возрастанию страниц, получаем ВАБГ.

Ответ: ВАБГ.

Второй способ предполагает использование
графического представления операций над
множествами. (Смотри презентацию)

Пример 5. (Задание А16 демоверсии 2006 г.)

Ниже в табличной форме представлен фрагмент
базы данных о результатах тестирования учащихся
(используется стобалльная шкала)

Фамилия	Пол	Математика	Русский язык	Химия	Информатика	Биология
Аганян	ж	82	56	46	32	70
Воронин	м	43	62	45	74	23
Григорчук	м	54	74	68	75	83
Роднина	ж	71	63	56	82	79
Сергеенко	ж	33	25	74	38	46
Черепанова	ж	18	92	83	28	61

Сколько записей в данном фрагменте
удовлетворяют условию

“Пол=’м’ ИЛИ Химия>Биология”?

1) 5

2) 2

3) 3

4) 4

Решение:

Выбираем записи: Мальчики (двое) и
Химия>Биология (трое, но один мальчик, уже
взялся 1 раз). В итоге 4 записи удовлетворяют
условию.

Ответ: 4

Задание 6. (Задание В4 демоверсии 2007 г)

В школьном первенстве по настольному теннису в
четверку лучших вошли девушки: Наташа, Маша, Люда
и Рита. Самые горячие болельщики высказали свои
предположения о распределении мест в дальнейших
состязаниях.

Один считает, что первой будет Наташа, а Маша
будет второй.

Другой болельщик на второе место прочит Люду, а
Рита, по его мнению, займет четвертое место.

Третий любитель тенниса с ними не согласился.
Он считает, что Рита займет третье место, а Наташа
будет второй.

Когда соревнования закончились, оказалось, что
каждый из болельщиков был прав только в одном из
своих прогнозов.

Какое место на чемпионате заняли Наташа, Маша,
Люда, Рита?

(В ответе перечислите подряд без пробелов
числа, соответствующие местам девочек в
указанном порядке имен.)

Решение:

Обозначим высказывания:

Н1 = “первой будет Наташа”;

М2 = “второй будет Маша”;

Л2 = “второй будет Люда”;

Р4 = “четвертой будет Рита”;

Р3 = “третьей будет Рита”;

Н2 = “второй будет Наташа”.

Согласно условию:

из высказываний 1 болельщика следует, что Н1VМ2
истинно;

из высказываний2 болельщика следует, что Л2VР4
истинно;

из высказываний 3 болельщика следует, что Р3VН2
истинно.

Следовательно, истинна и конъюнкция

(Н1VМ2) / (Л2VР4) / (Р3VН2) = 1.

Раскрыв скобки получим:

(Н1VМ2) / (Л2VР4) / (Р3VН2) = (Н1/Л2V Н1/Р4 V М2/Л2 V М2/Р4) /
(Р3VН2)=

Н1/ Л2/Р3 V Н1/Р4/Р3 V М2/Л2/Р3 V М2/Р4/Р3 V Н1/Л2/Н2 V
Н1/Р4/Н2 V М2/Л2/Н2 V М2/Р4/Н2 = Н1/ Л2/Р3 V 0 V 0 V 0 V 0 V 0
V 0 V= Н1/ Л2/Р3

Наташа-1, Люда-2, Рита-3, а Маша-4.

Ответ: 1423

3. Объяснение домашнего задания.

Задание 1. (Задание В8 демоверсии 2007г)

В таблице приведены запросы к поисковому
серверу. Расположите обозначения запросов в
порядке возрастания количества страниц, которые
найдет поисковый сервер по каждому запросу.

Для обозначения логической операции “ИЛИ” в
запросе используется символ |, а для логической
операции “И” – &.

А волейбол | баскетбол | подача

Б волейбол | баскетбол | подача | блок

В волейбол | баскетбол

Г волейбол & баскетбол & подача

Задание 2 (Задание В4 демоверсии 2008г)

Перед началом Турнира Четырех болельщики
высказали следующие предположения по поводу
своих кумиров:

A) Макс победит, Билл – второй;

B) Билл – третий. Ник – первый;

C) Макс – последний, а первый – Джон.

Какое место на турнире заняли Джон, Ник, Билл,
Макс?

(В ответе перечислите подряд без пробелов места
участников в указанном порядке имен.)

Оценки за урок.

Источник

Сегодняшний урок посвящён 15 заданию из ЕГЭ по информатике 2022.

Темой этого урока связана с преобразованием логических выражений.

Теорию для преобразования логических выражений Вы можете посмотреть в этой статье. Как можно работать с логическими выражениями на питоне, можно прочитать в этой статье.

Перейдём к практике решения задач 15 задания из ЕГЭ по информатике 2022.

Задача (Неравенство, одна переменная)

Какое количество натуральных чисел удовлетворяет логическому условию:

¬(X² ≥ 9) ∨ ¬((X < 7) ∨ (X ≥ 10)) ?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

k=0
for x in range(1, 1000):
    if not(x**2 >= 9) or not((x < 7) or (x>=10)):
        k = k + 1
        
print(k)

Здесь перебираем с помощью цикла for натуральные числа от 1 до 1000.

Если логическое выражение выдаёт истину, то мы подсчитываем такой вариант.

Программа напечатает число 5.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Натуральные числа — это целые, положительные числа. Например: 1, 2, 3, 4, и т. д.

Преобразуем первое выражение ¬(X² ≥ 9) = (X² < 9). Отрицание внесли в скобки. В этом случае знак, который находится в скобках, нужно поменять на противоположный.

Важно: Если было строгое неравенство, то оно станет нестрогим, и наоборот, если было неравенство нестрогим, то оно станет строгим.

Получается, что выражение (X² < 9) будет истинно только при двух значениях: X = 1, X = 2.

Во втором выражении ¬((X < 7) ∨ (X ≥ 10)) удобно применить формулу Де Моргана.

Формула де Моргана:

¬(A ∨ B) = ¬A ∧ ¬B

¬(A ∧ B) = ¬A ∨ ¬B

Преобразуем выражение по формуле де Моргана и внесём отрицание в скобки:

¬((X < 7) ∨ (X ≥ 10)) = ¬(X < 7) ∧ ¬(X ≥ 10) = (X ≥ 7) ∧ (X < 10)

Получилось выражение (X ≥ 7) ∧ (X < 10). Между двумя выражениями стоит логическое умножение. Значит, одновременно должны выполняться и первое неравенство, и второе. Таким образом, получается, что подходят три значение для выражения (X ≥ 7) ∧ (X < 10). Это X = 7, X = 8, X = 9.

Обратимся к самому начальному логическому условию. Там два выражения соединятся логическим сложением. Значит, мы должны объединить те случаи, когда у нас первое выражение становится истинным (X=1, X=2), и те случаи, когда второе выражение становится истинным (X = 7, X = 8, X = 9).

Получается всего 5 натуральных чисел удовлетворяют изначальному логическому условию.

Ответ: 5

Разберём ещё одну разминочную задачу для подготовки к ЕГЭ по информатике 2022.

Задача (Неравенство, две переменные)

Для какого наибольшего целого неотрицательного числа A выражение

(x ≥ A) ∨ (y ≥ A) ∨ (x * y ≤ 205)

тождественно истинно, т.е. принимает значение 1 при любых целых положительных x и y ?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

for A in range(0, 300):
    k=0
    for x in range(1, 301):
        for y in range(1, 301):
            if (x >= A) or (y >= A) or (x * y <= 205):
                k=k+1
    if k==90000:
        print(A)

В первом цикле перебираем значения для A. Здесь мы пытаемся подобрать ответ в диапазоне от 0 до 300. Этот диапазон меньше, чем в прошлой задаче. Потому что здесь три вложенных цикла, и если перебирать числа от 0 до 1000, то программа может работать очень долго. При необходимости можно указать другой диапазон.

Для каждого A устанавливаем счётчик k в ноль.

Затем перебираем все числа в диапазоне от 1 до 300 (включительно) для переменных x и y, тем самым имитируем фразу «для любых x и y».

Если логическое выражение сработает при каждом значении x и y, то считается, что значение A нам подходит, и в счётчике по окончанию вложенных циклов будет значение 90000 (300 * 300 = 90000).

Наибольшее число, которое напечатает программа равно 15.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Здесь есть три выражения в скобках, которые соединены логическим сложением. При логическом сложении достаточно хотя бы одного выражения, где будет истина, чтобы всё общее выражение было истинно.

Если мы сделаем A слишком большим, к примеру A = 250, то найдутся такие x = 16, y = 16, при которых все три условия в скобках не будут выполняться, и, значит, всё общее выражение будет ложным.

Следовательно, нам нужно выбрать таким A, чтобы не было возможности подобрать x, y, при которых все три выражения ложны.

Сделаем так: пока x и y меньше A, должно «работать» третье выражение в скобках. Как только x или y сравняются с A — начинают «работать» первое или второе выражение.

До какого же максимального значения могут дойти x и y, чтобы перемножение этих двух чисел было меньше или равно 205 (x * y <= 205) ?

15 * 15 = 225
14 * 14 = 196

Получается, пока числа x и y меньше 15, «выручает» третье выражение (x * y ≤ 205), как только станут x ≥ 15 и y ≥ 15, будут «работать» первое и второе выражение.

Отсюда получаем, что максимальное число A = 15

Ответ: 15

Задача (Функция ДЕЛ)

Обозначим через ДЕЛ(n, m) утверждение «натуральное число n делится без остатка на натуральное число m». Для какого наибольшего натурального числа А формула

¬ДЕЛ(x, А) → (ДЕЛ(x, 6) → ¬ДЕЛ(x, 9))

тождественно истинна (то есть принимает значение 1 при любом натуральном значении переменной x)?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

def D(n, m):
    if n%m==0:
        return True
    else:
        return False

for A in range(1, 1000):
    k=0
    for x in range(1, 1001):
        if D(x, A) or (not(D(x, 6)) or not(D(x, 9))):
            k=k+1
    if k==1000:
        print(A)

Здесь мы формируем функцию ДЕЛ (функцию D). Если n делится на m, то функция возвращает Истину, в противном случае функция возвращает Ложь.

Далее решаем примерно так же, как и в прошлых задачах: для каждого числа A перебираем все значения x. Следование расписываем по формуле A ⟶ B = ¬A ∨ B.

Наибольшее число здесь получается равно 18.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Рассмотрим случай, когда в левой части логического выражения будет 1, а в правой 0. В остальных случаях беспокоится не за что, потому что вся формула будет выдавать истину.

Посмотрим, когда в правой части получается ноль. Функция ДЕЛ(x, 6) должна выдавать истину. Т.е. x должен делится на 6. А функция ¬ДЕЛ(x, 9) должна выдавать ноль. Т.е. без отрицания ДЕЛ(x, 9) должна выдавать истину. Значит, x так же делится на 9.

x делится на 6 => x = 2*3*n, n ∈ N
x делится на 9 => x = 3*3*n, n ∈ N

Чтобы выполнялся случай, когда в правой части получается ноль, икс должен быть равен x = 3*3*2*n (n ∈ N). Т.е. получается, что икс должен быть кратен 18.

Т.е. получается, что когда x делится на 18, в правой части логического выражения будет получатся ноль. Чтобы спасти ситуацию, мы должны в левой части логического выражения не получать 1. Следовательно, ¬ДЕЛ(x, А) должно выдавать ноль. Значит, ДЕЛ(x, А) должно выдавать 1. Таким образом, приходим к выводу, что A должно равняться 18.

Если получится опасная ситуация, когда x кратен 18, то она будет нейтрализована, ведь в левой части будет получатся ноль.

Ответ: 18

Ещё один важный тип задач 15 задания ЕГЭ по информатике 2022

Задача (Поразрядная конъюнкция)

Обозначим через m&n поразрядную конъюнкцию неотрицательных целых чисел m и n. Так, например, 14&5 = 1110₂ & 0101₂ = 4

Для какого наименьшего неотрицательного целого числа A формула

x&51 ≠ 0 → (x&A = 0 → x&25 ≠ 0)

тождественно истинна (то есть принимает значение 1 при любом неотрицательном целом значении переменной x)?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

for A in range(0, 1000):
    k=0
    for x in range(0, 1000):
        if x&51==0 or (x&A!=0 or x&25!=0):
            k=k+1

    if k==1000:
        print(A)

Здесь следование преобразовываем по формуле: A ⟶ B = ¬A ∨ B. Так же и A, и x неотрицательные числа. Поэтому мы перебираем их диапазон, начиная с нуля. Из-за этого в цикле, который перебирает переменную x, мы устанавливаем верхнюю границы равной 1000, а не 1001. Тогда тоже будет 1000 повторений в этом цикле.

Наименьшее число равно 34.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Переведём числа 51 и 25 в двоичную систему.

51 = 110011₂
25 = 11001₂

Формула будет тождественно ложна, когда

Этого допустить нельзя!

При каком x получается в левой выражении формулы истина ? Если у икса в двоичном представлении в тех разрядах, где у числа 51 стоят 1, будет хотя бы в одном месте 1.

Рассмотрим правое выражение формулы. Ноль получается в единственном случае:

Рассмотрим выражение x&25 ≠ 0. Чтобы в этом логическом выражении получился ноль, нужно x&25 = 0. Посмотрим на двоичное представление числа 25. В тех разрядах, где стоят единицы, у икс должны быть нули (для x&25 = 0).

Сформулируем окончательное условие для x, при котором возникает опасность превращение общей формулы в ложь.

Нам нужно «поломать эту песенку» с помощью x&A = 0. Т.е. нельзя допускать, чтобы это выражение было истинно.

Получается, что A = 100010₂. Это наименьшее из возможных число, при котором мы точно себя обезопасим от того, что вся формула будет ложна.

A = 100010₂ в десятичной системе будет 34.

Ответ: 34

Ещё один тип задач 15 задания ЕГЭ по информатике

Задача (числовая прямая)

На числовой прямой даны отрезки P=[5, 13] и Q=[8, 19]. Укажите наименьшую возможную длину такого отрезка A, что формула (¬(x ∈ P) → (x ∈ Q)) → (x ∈ A ) верна при любых значениях x.

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

def F(a, b, x):
    if a <= x <= b:
        return True
    else:
        return False

mn=10**9

for a in  range(0, 200):
    for b in  range(a, 200):
        k=0
        for i in  range(-200, 200):
            x = i / 2
            if not((F(5, 13, x) or F(8, 19, x))) or F(a, b, x):
                k=k+1

        if k==400:
            mn= min(mn, b-a)

 print(mn)

Получается ответ 14. Более подробно, как решать задачи на ОТРЕЗКИ из 15 задания ЕГЭ по информатике на Python, можете посмотреть в этой статье.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Если будут такие варианты:

То нам беспокоится не о чём. Потому что формула всегда будет истинна! (см. таблицу истинности для следования →)

Нас же будет интересовать этот случай.

При таком раскладе вся формула будет ложна! Нам нужно этого не допустить при любом значении x!

Единица получается в первом подвыражении в трёх случаях:

1) Случай

Выражение ¬(x ∈ P) получается ложно, когда (x ∈ P) будет истинно! Получается при x ∈ [5, 13] выражение ¬(x ∈ P) — ложно!

Выражение (x ∈ Q) ложно, когда x ∉ [8, 19]

Какой же минимальной длины должен быть отрезок A, чтобы этот случай не проходил при любом x ? При этом случае отрезок A должен быть равен [5, 8). Тогда левое выражение пусть и может стать единицей при x ∈ [5, 8), но выражение (x ∈ A) будет также равно 1 при x ∈ [5, 8)! И схема 1 → 0 не пройдёт. Будет 1 → 1.

Для 1 случая A=[5, .

2) Случай

При каких x выражение ¬(x ∈ P) обращается в ноль, мы уже рассматривали: x ∈ [5, 13].

Второе выражение «выдаёт» 1 при x ∈ [8, 19].

Получается, что при при x ∈ [8; 13] первое выражение в скобках в главной формуле будет тождественно истинно!

С помощью отрезка A нужно это нейтрализовать путём превращения второго выражения в скобках в главной формуле в 1, пока x ∈ [8; 13]. Значит, для этого случая A = [8; 13]

3) Случай

В выражении ¬(x ∈ P) единица получается, когда в выражении (x ∈ P) получается ноль. Тогда x ∉ [5, 13]!

Чтобы во втором выражении (x ∈ Q) была единица, нужно, чтобы x ∈ [8, 19].

Получается, что 3 случай выполняется, если x ∈ (13, 19].

С помощью отрезка A нужно этому противодействовать! Нужно чтобы выражение (x ∈ A) было всегда 1 при x ∈ (13, 19]. Тогда A должно быть (13, 19].

Следовательно, для третьего случая A=(13, 19].

Нам нельзя допустить ни одного случая! Поэтому, объединив все случаи, получаем, что A=[5, 19].

Длина отрезка равна 14.

Ответ: 14

Ещё одна задача про числовую прямую из банка тренировочных заданий ЕГЭ по информатике 2021.

Задача (Числовая прямая, закрепление)

На числовой прямой даны отрезки P=[5, 13] и Q=[8, 19]. Укажите наименьшую возможную длину такого отрезка A, что формула ((x ∈ P) ∧ ¬(x ∈ A)) → ((x ∈ Q) ∧ ¬(x ∈ A)) верна при любых значениях x.

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

def F(a, b, x):
    if a <= x <= b:
        return True
    else:
        return False

mn=10**9

for a in range(0, 200):
    for b in range(a, 200):
        k=0
        for i in range(-200, 200):
            x = i / 2
            if not((F(5, 13, x) and not(F(a, b, x)))) or (F(8, 19, x) and not(F(a, b, x))):
                k=k+1

        if k==400:
            mn=min(mn, b-a)

print(mn)

Второй способ (с помощью рассуждений).

Формула может быть ложна, когда

Во всех остальных случаях, формула всегда верна.

Чтобы выражение ((x ∈ P) ∧ ¬(x ∈ A)) было тождественно 1, выражение (x ∈ P) обязательно должно быть тождественно 1. А, значит, x ∈ [5, 13] — это опасная зона, при которой появляется возможность обратить всю формулу в ноль!

Мы можем сразу пресечь эту опасность с помощью отрезка A. Выбрать такой отрезок, чтобы он всегда «выдавал» ложь при x ∈ [5, 13]. Для этого достаточно выбрать A=[5, 13]! Но вдруг его можно сделать ещё более маленьким за счёт правой части формулы ?

Предположим, что отрезок A сделали ещё меньшим. Тогда при каком-то x (x ∈ [5, 13]) выражение ¬(x ∈ A) будет «выдавать» 1! Причём такое же выражение стоит и в правой части формулы! Там тоже будет 1 для выражения ¬(x ∈ A).

Нас же в этом случае должно выручить выражение (x ∈ Q). Если оно «выдаст» 1 в этот «сложный» момент, то мы спасены! Ведь тогда получается, что правая часть всей формулы будет «выдавать» не 0, а 1. Посмотрим при каких x из отрезка [5, 13] приходит это спасение.

Видим, что в интервале x ∈ [8, 13] нас спасает выражение (x ∈ Q).

Значит, отрезок A можно сократить до A=[5, 8).

Длина отрезка будет равна 3!

Ответ: 3

Задачи для закрепления

Задача (Неравенство, две переменные, закрепление)

Для какого наибольшего целого неотрицательного числа A выражение

(x < A) ∧ (y < A) ∧ (x * y > 603)

тождественно ложно, т.е. принимает значение 0 при любых целых положительных x и y ?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

for A in range(0, 300):
    k=0
    for x in range(1, 301):
        for y in range(1, 301):
            if not( (x < A) and (y < A) and (x * y > 603) ):
                k=k+1
    if k==90000:
        print(A)

Т.к. выражение должно быть ЛОЖНО, то обернём логическое выражение в функцию not(). Видим, что программа не сильно отличается от прошлой задачи. Данный шаблон подходит для большинства задач подобного типа.

Наибольшее число получается равно 25.

Второй способ (с помощью рассуждений).

В этой задаче нужно, чтобы общее выражение было ложно!

Если мы поставим отрицание над всем выражением, то можно искать такое максимальное A, при котором всё выражение тождественно истинно, а не ложно!

¬((x < A) ∧ (y < A) ∧ (x * y > 603)) = ¬(x < A) ∨ ¬(y < A) ∨ ¬(x * y > 603)

Здесь применили формулу де Моргана! Т.е. каждое подвыражение получило отрицание + соединительная логическая операция (логическое умножение) сменилась на противоположную операцию (логическое сложение).

Внесём отрицание в скобки. Получается:

(x ≥ A) ∨ (y ≥ A) ∨ (x * y ≤ 603)

Получили ситуацию, как в прошлой задаче! Напомню, что теперь нужно, чтобы общее выражение было истинно.

Найдём максимальное число, до которого могут «подняться» x и y, чтобы ещё работало третье выражение!

Обратите внимание, что x и y — симметричны. Значит, что верхняя планка для x и y будет одно и тоже число.

Поэтому вспоминаем таблицу квадратов.

25 * 25 = 625
24 * 24 = 576

Получается, что максимальное число до которого могут «дойти» x и y, чтобы «работало» третье выражение, равно 24.

Тогда, начиная с 25 для x и y, должны работать первое и второе выражение.

Получается, что максимальное число для A равно 25.

Ответ: 25

Ещё одна задачка подобного типа из тренировочных упражнений 15 задания ЕГЭ по информатике.

Задача (Неравенство, две переменные, закрепление)

Для какого наименьшего целого числа A формула

(3 * x + y < A) ∨ (x < y) ∨ (16 ≤ x)

тождественно истинна, т.е. принимает значение 1 при любых целых неотрицательных x и y ?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

for A in range(-300, 300):
    k=0
    for x in range(1, 301):
        for y in range(1, 301):
            if (3*x + y < A) or (x < y) or (16 <= x):
                k=k+1
    if k==90000:
        print(A)

Наименьшее число равно 61. Здесь не сказали, что A принимает неотрицательные значения, поэтому мы включили в диапазон для A числа, которые меньше нуля. Из-за этого увеличилось время выполнения программы, но ответ получим за приемлемое время.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Чтобы вся формула была тождественно истинна, нужно, чтобы хотя бы одно выражение «выдавало» истину, т.к. выражения в формуле соединяются с помощью логического сложения!

Взглянем на третье выражение. Пока x ≥ 16, всё идёт как надо. Третье выражение будет истинно, и, значит, вся формула будет истинна.

Но если x ≤ 15, то нужно, чтобы нас «спасало» первое или второе выражение.

Рассмотрим второе выражение. Пока y > x (x ≤ 15) => y > 15, у нас всё нормально, второе выражение будет истинно, и вся формула будет истинна.

Теперь обратим внимание на первое выражение. Оно должно нас «спасать», когда третье и второе выражение «не спасло»! Это возможно, если x ≤ 15 (иначе «спасло» бы третье выражение), а так же y ≤ 15 (иначе «спасало» бы второе выражение).

Но, чтобы первое выражение было всегда истинно при x ≤ 15 и y ≤ 15, мы должны подобрать число A при максимальных x и y (x=15, y=15)! Ведь для более маленьких значений выражение (3 * x + y < A) точно будет истинно.

Получается:

3 * 15 + 15 < A
60 < A

Нужно найти наименьшее число для A, при котором A > 60. Тогда там, где не «спасли» третье и второе выражение, точно «спасёт» первое выражение. Получается A = 61.

Ответ: 61

Задача (ЕГЭ по информатике, Москва, 2020)

Для какого наибольшего целого неотрицательного числа A выражение

(x > A) ∨ (y > x) ∨ (2 * y + x < 110)

тождественно истинно, то есть принимает значение 1 при любых целых неотрицательных x и y ?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

for A in range(0, 300):
    k=0
    for x in range(1, 301):
        for y in range(1, 301):
            if (x > A) or (y > x) or (2 * y + x < 110):
                k=k+1
    if k==90000:
        print(A)

Максимальное число получается равно 36.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Пока y > x, второе подвыражение всегда истинно, значит, и всё выражение истинно.

Теперь будем рассматривать случай y ≤ x.

Рассмотрим третье подвыражение. Найдём максимальные значения для x и для y, которые они одновременно могут принимать, и при которых ещё выполняется третье условие.

Т.к. мы рассматриваем случай y ≤ x, то максимальное число для y будет x_max т.е. y_max = x_max.

Тогда

2 * x_max + x_max < 110

3 * x_max < 110

36 * 3 = 108
37 * 3 = 111

x_max = y_max = 36

Если x «перевалит» за 36, и при этом y ≤ x (иначе «спасает» второе подвыражение), то должно «спасать» первое выражение.

Получается, что наибольшее значение A будет равно 36.

Ответ: 36

Следующий тип задач часто можно встретить в тренировочных вариантах ЕГЭ по информатике 2022.

Задача (С функцией ДЕЛ, закрепление)

Обозначим через ДЕЛ(n, m) утверждение «натуральное число n делится без остатка на натуральное число m». Для какого наибольшего натурального числа A формула

ДЕЛ(120, A) ∧ ((ДЕЛ(x, 70) ∧ ДЕЛ(x, 30)) → ДЕЛ(x, A))

тождественно истинна (то есть принимает значение 1 при любом натуральном значении переменной х)?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

def D(n, m):
    if n%m==0:
        return True
    else:
        return False

for A in range(1, 1000):
    k=0
    for x in range(1, 1001):
        if D(120, A) and (not(D(x, 70) and D(x, 30)) or D(x, A)):
            k=k+1
    if k==1000:
        print(A)

Наибольшее число получается равно 30.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Рассмотрим левую часть логического выражения. Мы видим, что число 120 должно делится на A. Значит, для A уже есть некоторое ограничение (A <= 120).

Рассмотрим правую часть выражения. Изучим, когда она превращается в ноль. Тогда

Т.е. x должен делится на 70 и одновременно x должен делится на 30.

x = 70*n = 2*5*7*n (n ∈ N)

x = 30*n = 2*5*3*n (n ∈ N)

Чтобы одновременно выполнялись два условия, икс должен быть равен x = 2*5*7*3*n (n ∈ N).

Для того, чтобы правое выражение не превращалось в ноль, x как раз должен делится на число 2*5*7*3. Тогда будет 1->1. Т.е. число A должно равняться 2*5*7*3. Но мы сказали, что A <= 120, плюс, должно являться делителем числа 120. Значит, должны снизить значение для A.

Рассмотрим значение 2*5*7 для числа A (Предыдущее число, но без тройки). Для правой части оно подходит, т.к. «при малейшей» возможности превращения правого выражения в ноль (т.е. ДЕЛ(x, 70) = True), у нас будет спасаться ситуация, т.к. ДЕЛ(x, A) так же
будет равно 1. И снова получаем 1->1. Но это значение не подходит для левой части, ведь тогда A не является делителем числа 120.

Приходится брать число 2*5*3 (без семёрки). Здесь ситуация аналогично предыдущему случаю, только теперь это число является делителем числа 120.

В ответе напишем 30.

Ответ: 30

Задача (Поразрядная конъюнкция, закрепление)

Введём выражение M & K, обозначающее поразрядную конъюнкцию M и K (логическое «И» между соответствующими битами двоичной записи). Определите наименьшее натуральное число A, такое что выражение

(X & 49 ≠ 0) → ((X & 33 = 0) → (X & A ≠ 0))

тождественно истинно (то есть принимает значение 1 при любом натуральном значении переменной X)?

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

for A in range(1, 1000):
    k=0
    for x in range(1, 1001):
        if (x&49==0) or ((x&33!=0) or (x&A!=0)):
            k=k+1

    if k==1000:
        print(A)

Наименьшее число равно 16.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Переведём числа 49 и 33 в двоичную систему.

49₁₀ = 110001₂

33₁₀ = 100001₂

Рассмотрим случай, когда функция стремится превратится в ноль.

Чтобы левое выражение выдавало истину, икс должен иметь 1 (единицу) в первом разряде или во второй разряде, или в последнем разряде (в 6-ти битном числе).

Рассмотрим правое выражение. Посмотрим, когда выражение (X & 33 = 0) выдаёт истину. Первый бит и последний бит должен быть равен нулю. Т.е получается, что в 6-ти битном числе нас интересует второй бит. Если он будет равен 1 и при этом первый бит и последний будут равны 0, то возникает опасная ситуация, которую нужно спасть.

При выше описанных условиях выражение (X & A ≠ 0) должно выдавать истину. Тогда наименьшее A равно 10000₂ = 16₂.

Ответ: 16

Задача (числовая прямая, закрепление 2)

На числовой прямой даны два отрезка: P = [20, 30] и Q = [35, 60]. Найдите наименьшую возможную длину отрезка A, при котором формула

¬(x ∈ A) ∧ ((x ∈ P) ∨ (x ∈ Q))

тождественно ложна, то есть принимает значение 0 при любых x.

Решение:

Первый способ (с помощью питона).

def F(a, b, x):
    if a <= x <= b:
        return True
    else:
        return False

mn=10**9

for a in range(0, 200):
    for b in range(a, 200):
        k=0
        for i in range(-200, 200):
            x = i / 2
            if not(not(F(a, b, x)) and (F(20, 30, x) or F(35, 60, x))):
                k=k+1

        if k==400:
            mn=min(mn, b-a)

print(mn)

Ответ будет 40.

Второй способ (с помощью рассуждений).

Рассмотрим наоборот, когда логическое выражение выдаёт истину.

В правой части получается 1, когда x ∈ P или x ∈ Q. Именно в эти моменты выражение ¬(x ∈ A) должно спасать ситуацию и выдавать 0. Тогда без отрицания (x ∈ A) должно выдавать 1. Чтобы покрыть два отрезка, берём A=[20; 60].

Минимальная длина получается 60-20=40.

Ответ: 40

На этом всё! Увидимся в новых уроках по подготовке к ЕГЭ по информатике!

Добрый день! А как в 5 задаче (про числовую прямую) получился ответ 14?
В конце же получается, что A принадлежит [5, 19], то есть длина отрезка 15.

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 — 15 штук
Или я что-то неправильно понял?

Считается количество единиц, а не сколько целых чисел в этом отрезке.

И в самой последней задаче на закрепление, у вас, видимо, та же ошибка. Не 40, а 41 должно быть?

Как решать 15 задание с «~» тильдой на питоне?
Как например это задание:
На числовой прямой даны два отрезка: P = [7, 14] и Q = [9, 11]. Укажите наибольшую возможную длину промежутка A, для которого формула
((x ∈ P) ~ (x ∈ Q)) → ¬(x ∈ A)

Грамотное объяснение. Безумно здорово, что есть объяснения как на питон (перебором) так и чисто в математической форме, потому что в информатике оба подхода, мне кажется, равносильны. Спасибо

Источник

Характеристика задания

1. Тип ответа: числовой ответ.

2. Структура содержания задания: дано логическое выражение.

3. Уровень сложности задания: повышенный.

4. Примерное время выполнения: (3) минуты.

5. Количество баллов: (1).

6. Требуется специальное программное обеспечение: необязательно.

7. Задание проверяет знание основных понятий и законов математической логики.

Пример задания (демоверсия (2022))

Рис. (1). Пример задания

Вспомнить основные логические операции можно тут.

Вспомнить законы алгебры логики можно тут.

Для решения введём обозначения:

A−x∈A,D−x∈D,C−x∈C,

для упрощения выражения воспользуемся формулой

A→B=¬A∨B

D→((¬C∧¬A)→¬D)=¬D∨¬(¬C∧¬A)∨¬D

Воспользуемся законом общей инверсии, повторения и двойного отрицания:

¬D∨¬(¬C∧¬A)∨¬D=¬D∨C∨A¬D=¬D∨C∨A

По условию задачи выражение

¬D∨C∨A

должно быть истинно при любом (x). Представим полученное решение на числовой прямой:

Рис. (2). Графическое решение

Из рисунка видно, что отрезок (A) должен перекрыть незакрашенную область на числовой оси, которая не входит в область

¬D∨C

Наименьший возможный отрезок в этом случае — [(17), (29)], его длина — (12).

Ответ: (12).

Источники:

Источник

А	Законы & Физика
Б	Законы I (Физика & Биология)
В	Законы & Физика & Биология & Химия
Г	Законы I Физика I Биология

А	волейбол \| баскетбол \| подача
Б	волейбол \| баскетбол \| подача \| блок
В	волейбол \| баскетбол
Г	волейбол & баскетбол & подача

Элементы математической логики

Математическая логика и теория множеств

Задания с отрезками и ДЕЛ

Задания с поразрядной конъюнкцией

Решение заданий 15 ЕГЭ по информатике

Задания с множествами

Задания с отрезками на числовой прямой

Задания с ДЕЛ

Поиск наибольшего А, известная часть Дел ∨ Дел = 1

Поиск наименьшего А, известная часть Дел ∧ ¬Дел = 1

Задания с поразрядной конъюнкцией

Задания на поиск наибольшего или наименьшего числа А

Введение

Глава 1. Теоретический анализ раздела «Основы логики»

1.1. Формы мышления. Алгебра высказываний.

1.2. Логические выражения и функции

1.3. Логические законы

1.4. Базовые логические элементы

Глава 2. Методика подготовки к ЕГЭ по теме «Основы логики»

2.1. Кодификатор

2.2. Разбор заданий

2.3. Основные трудности при решении заданий

2.4. Анализ выполнения заданий этой темы

Глава 3. Решения задач ЕГЭ по теме «Основы логики»

Заключение

Список литературы

Задачи для закрепления

Глава 1. Теоретический анализ раздела
«Основы логики»

Глава 2. Методика подготовки к ЕГЭ по
теме «Основы логики»

Глава 3. Решения задач ЕГЭ по теме
«Основы логики»