Егэ системы логических уравнений по информатике

Егэ системы логических уравнений по информатике

Сколько существует различных наборов значений логических переменных x1, x2, x3, x4, x5, y1, y2, y3, y4, y5, которые удовлетворяют всем перечисленным ниже условиям?

(x1 → x2) ∧ (x2 → x3) ∧ (x3 → x4) ∧ (x4 → x5 ) = 1

(y1 → y2) ∧ (y2 → y3) ∧ (y3 → y4) ∧ (y4 → y5 ) = 1

В ответе не нужно перечислять все различные наборы значений переменных x1, x2, x3, x4, x5, y1, y2, y3, y4, y5, при которых выполнена данная система равенств. В качестве ответа Вам нужно указать количество таких наборов.

1) Из последнего уравнения следует, что глобально мы имеем три варианта — x1=1, y1=1; x1=0, y1=1; x1=1, y1=0.

2) Логическое И истинно, только тогда, когда истины все утверждения, а импликация ложна только в случае, если из истинного следует ложное.

3) Уравнение (1) описывает ряд переменных . Так как из переменной с более низким номером всегда следует переменная с более высоким, если любую переменную из этого ряда приравнять 1, то все следующие должны также быть равны 1. Для уравнения (2) существует то же самое правило. Иначе говоря, если записать переменные x (или y) в порядке возрастания их номеров, слева будут нули, а справа — единицы.

4) Рассмотрим вариант x1=1, y1=1. Так как первые числа каждого ряда равны 1, то все следующие тоже равны 1. Существует только одна комбинация для этого варианта.

5) Рассмотрим вариант x1=0, y1=1. Для y-ряда все переменные равны 1, для x же существует 5 комбинаций, так как в ряде x может быть от 1 до 5 нолей включительно.

6) Последний вариант рассмотрим аналогично предыдущему. Там существует всего 5 комбинаций.

Правильный ответ: 5+5+1=11 комбинаций.

Сколько существует различных наборов значений логических переменных x1, x2, x3, x4, y1, y2 y3, y4, которые удовлетворяют всем перечисленным ниже условиям?

(x1 → x2) ∧ (x2 → x3) ∧ (x3 → x4) = 1

(¬y1 ∨ y2) ∧ (¬y2 ∨ y3) ∧ (¬y3 ∨ y4) = 1

(y1 → x1) ∧ (y2 → x2) ∧ (y3 → x3) ∧ (y4 → x4) = 1

В ответе не нужно перечислять все различные наборы значений переменных x1, x2, x3, x4, y1, y2 y3, y4, при которых выполнена данная система равенств. В качестве ответа Вам нужно указать количество таких наборов.

Конъюнкция истина тогда и только тогда, когда каждое высказывание истинно.

Для первого выражения это означает, что, если х1 равен 1, то х2, х3 и х4 также равны 1, т. е. для х1. х4 решения существуют только в виде «1111», «0111», «0011», «0001» и «0000».

Применив преобразование импликации ко второму выражению, увидим, что оно аналогично первому.

В третьем выражении из «y» следует соответствующее ему «x», это означает, что если y = 1, то и x = 1.

Следовательно, первому набору для x «1111» соответствует 5 наборов y. Второму — 4, третьему — 3, и. т. д.

Следовательно, ответ: 5 + 4 + 3 + 2 + 1 = 15.

Сколько существует различных наборов значений логических переменных x₁, x₂, x₃, x₄, y₁, y₂, y₃, y₄, z₁, z₂, z₃, z₄, которые удовлетворяют всем перечисленным ниже условиям?

(x1→x2) ∧ (x2→x3) ∧ (x3→x4) = 1

(¬x1 ∧ y1 ∧ z1) ∨ (x1 ∧ ¬y1 ∧ z1) ∨ (x1 ∧ y1 ∧ ¬z1) = 1

(¬x2 ∧ y2 ∧ z2) ∨ (x2 ∧ ¬y2 ∧ z2) ∨ (x2 ∧ y2 ∧ ¬z2) = 1

(¬x3 ∧ y3 ∧ z3) ∨ (x3 ∧ ¬y3 ∧ z3) ∨ (x3 ∧ y3 ∧ ¬z3) = 1

(¬x4 ∧ y4 ∧ z4) ∨ (x4 ∧ ¬y4 ∧ z4) ∨ (x4 ∧ y4 ∧ ¬z4) = 1

В ответе не нужно перечислять все различные наборы значений переменных

x₁, x₂, x₃, x₄, y₁, y₂, y₃, y₄, z₁, z₂, z₃, z₄, при которых выполнена данная система равенств. В качестве ответа Вам нужно указать количество таких наборов.

Рассмотрим первое уравнение. Ему удовлетворяют следующие наборы переменных x₁, x₂, x₃, x₄: 1111, 0111, 0011, 0001, 0000.

Рассмотрим оставшиеся уравнения для первого набора x₁, x₂, x₃, x₄: 1111. Во втором уравнении первая скобка будет равна 0. Из второй и третьей скобок ясно, что переменные y₁ и z₁ могут принимать значения 01 или 10. Имеем два набора решений второго уравнения. Аналогично для третьего, четвёртого и пятого уравнений. Таким образом, для набора x₁, x₂, x₃, x₄: 1111, получаем 16 наборов переменных y₁, y₂, y₃, y₄, z₁, z₂, z₃, z₄ (см. рис).

Рассмотрим второй набор переменных x₁, x₂, x₃, x₄: 0111. В этом случае из второго уравнения ясно, что переменные y₁ и z₁ могут принимать значения 11. Для оставшихся уравнений ситуация аналогична первому набору. Таким образом, для набора x₁, x₂, x₃, x₄: 0111, получаем 8 наборов переменных y₁, y₂, y₃, y₄, z₁, z₂, z₃, z₄ (см. рис).

Проведя аналогичные рассуждения для наборов 0011, 0001 и 0000, получаем, соответственно 4, 2 и 1 набор переменных y₁, y₂, y₃, y₄, z₁, z₂, z₃, z₄ соответственно.

Задача №23. Решение систем логических уравнений.

Решение систем логических уравнений методом замены переменных

Метод замены переменных применяется, если некоторые переменные входят в состав уравнений только в виде конкретного выражения, и никак иначе. Тогда это выражение можно обозначить новой переменной.

Сколь­ко су­ще­ству­ет раз­лич­ных на­бо­ров зна­че­ний ло­ги­че­ских пе­ре­мен­ных x1, х2, х3, х4, х5, х6, х7, х8, ко­то­рые удо­вле­тво­ря­ют всем пе­ре­чис­лен­ным ниже усло­ви­ям?

(x1 → х2) → (х3→ х4) = 1

(х3 → х4) → (х5 → х6) = 1

(х5 → х6) → (х7 → х8) = 1

В от­ве­те не нужно пе­ре­чис­лять все раз­лич­ные на­бо­ры зна­че­ний пе­ре­мен­ных x1, х2, х3, х4, х5, х6, х7, х8, при ко­то­рых вы­пол­не­на дан­ная си­сте­ма ра­венств. В ка­че­стве от­ве­та Вам нужно ука­зать ко­ли­че­ство таких на­бо­ров.

Сде­ла­ем за­ме­ну пе­ре­мен­ных:

(x1 → х2) = y1; (х3 → х4) = y2; (х5 → х6) = y3; (х7 → х8) = y4.

Тогда можно за­пи­сать си­сте­му в виде од­но­го урав­не­ния:

(y1 → y2) ∧ (y2 → y3) ∧ (y3 → y4) = 1. Конъюнкция равна 1 (истинна), когда каждый операнд принимает значение 1. Т.е. каждая из импликаций должна быть истинна, а это выполняется при всех значениях, кроме (1 → 0). Т.е. в таблице значений переменных y1, y2, y3, y4 единица не должна стоять левее нуля:

Т.е. условия выполняются для 5 наборов y1-y4.

Т.к. y1 = x1 → x2, то значение y1 = 0 достигается на единственном наборе x1, x2: (1, 0), а значение y1 = 1 – на трех наборах x1, x2: (0,0) , (0,1), (1,1). Аналогично для y2, y3, y4.

Поскольку каждый набор (x1,x2) для переменной y1 сочетается с каждым набором (x3,x4) для переменной y2 и т.д., то количества наборов переменных x перемножаются:

Кол-во наборов на x1…x8

Сло­жим ко­ли­че­ство наборов: 1 + 3 + 9 + 27 + 81 = 121.

Сколько существует различных наборов значений логических переменных x1, x2, . x9, y1, y2, . y9, которые удовлетворяют всем перечисленным ниже условиям?

В ответе не нужно перечислять все различные наборы значений переменных x1, x2, . x9, y1, y2, . y9, при которых выполнена данная система равенств. В качестве ответа Вам нужно указать количество таких наборов.

Сде­ла­ем за­ме­ну пе­ре­мен­ных:

(x1 ≡ y1) = z1, (x2 ≡ y2) = z2,…. ,(x9 ≡ y9) = z9

Систему можно записать в виде одного уравнения:

(¬ z1 ≡ z2) ∧ (¬ z2 ≡ z3) ∧ …..∧ (¬ z8 ≡ z9)

Эквивалентность истинна, только если оба операнда равны. Решениями этого уравнения будут два набора:

Т.к. zi = (xi ≡ yi), то значению zi = 0 соответствуют два набора (xi,yi): (0,1) и (1,0), а значению zi = 1 — два набора (xi,yi): (0,0) и (1,1).

Тогда первому набору z1, z2,…, z9 соответствует 2 9 наборов (x1,y1), (x2,y2),…, (x9,y9).

Столько же соответствует второму набору z1, z2,…, z9. Тогда всего 2 9 +2 9 = 1024 наборов.

Решение систем логических уравнений методом визуального определения рекурсии.

Этот метод применяется, если система уравнений достаточно проста и порядок увеличения количества наборов при добавлении переменных очевиден.

Сколь­ко раз­лич­ных ре­ше­ний имеет си­сте­ма урав­не­ний

где x1, x2, … x10 — ло­ги­че­ские пе­ре­мен­ные?

В от­ве­те не нужно пе­ре­чис­лять все раз­лич­ные на­бо­ры зна­че­ний x1, x2, … x10, при ко­то­рых вы­пол­не­на дан­ная си­сте­ма ра­венств. В ка­че­стве от­ве­та Вам нужно ука­зать ко­ли­че­ство таких на­бо­ров.

Решим первое уравнение. Дизъюнкция равна 1, если хотя бы один из ее операндов равен 1. Т.е. решениями являются наборы:

Для x1=0 существуют два значения x2 ( 0 и 1), а для x1=1 только одно значение x2 (1), такие, что набор (x1,x2) является решением уравнения. Всего 3 набора.

Добавим переменную x3 и рассмотрим второе уравнение. Оно аналогично первому, значит для x2=0 существуют два значения x3 ( 0 и 1), а для x2=1 только одно значение x3 (1), такие, что набор (x2,x3) является решением уравнения. Всего 4 набора.

Несложно заметить, что при добавлении очередной переменной добавляется один набор. Т.е. рекурсивная формула количества наборов на (i+1) переменных:

N_i+1 = N_i + 1. Тогда для десяти переменных получим 11 наборов.

Решение систем логических уравнений различного типа

Сколь­ко су­ще­ству­ет раз­лич­ных на­бо­ров зна­че­ний ло­ги­че­ских пе­ре­мен­ных x₁, . x₄, y₁. y₄, z₁. z₄, ко­то­рые удо­вле­тво­ря­ют всем пе­ре­чис­лен­ным ниже усло­ви­ям?

В от­ве­те не нужно пе­ре­чис­лять все раз­лич­ные на­бо­ры зна­че­ний пе­ре­мен­ных x₁, . x₄, y₁, . y₄, z₁, . z₄, при ко­то­рых вы­пол­не­на дан­ная си­сте­ма ра­венств.

В ка­че­стве от­ве­та Вам нужно ука­зать ко­ли­че­ство таких на­бо­ров.

Заметим, что три уравнения системы одинаковы на различных независимых наборах переменных.

Рассмотрим первое уравнение. Конъюнкция истинна (равна 1) только тогда, когда все ее операнды истинны (равны 1). Импликация равна 1 на всех наборах, кроме (1,0). Значит, решением первого уравнения будут такие наборы x1, x2, x3, x4, в которых 1 не стоит левее 0 (5 наборов):

Задание 23. Алгебра логики. Системы логических уравнений. ЕГЭ 2022 по информатике

Задачи для практики

Задача 1

У исполнителя Увеличитель две команды, которым присвоены номера:

2. Увеличь цифру в старшем разряде числа на 1.

Первая из них увеличивает данное число на 2, вторая — увеличивает цифру в старшем разряде числа на 1, например, число 34 с помощью этой команды превратится в число 44. Программа для исполнителя Увеличитель — это последовательность команд.

Определите количество программ, которые число 20 преобразуют в число 44.

Решение

Будем решать поставленную задачу последовательно для чисел 20, 21, 22, . . . , 44 (то есть для каждого из чисел определим, сколько программ исполнителя существует для его получения). Количество программ, которые преобразуют число 20 в число n, будем обозначать через R(n). Будем считать, что R(20) = 1. Заметим, что команда 2 для чисел, меньших 90, соответствует условию «прибавь 10». С помощью каждой из команд 1 и 2, применяя их последовательно к числам, получаемым из числа 29, можно получить только чётные числа. Числа 20, 22, . . . , 28 можно получить из предыдущего числа только с помощью команды 1. Значит, количество искомых программ для каждого из таких чисел равно количеству программ для предыдущего числа: R(i) = R(i − 2), i—чётное, 22 ≤ i ≤ 28.

Получаем R(20) = R(22) = · · · = R(28) = 1. Для чисел, больших 28 и не превосходящих 44, вариантов последней команды два: прибавь 2 и прибавь 10, то есть R(i) = R(i − 2) + R(i − 10), i — чётное, 30 ≤ i ≤ 44. Заполним соответствующую таблицу по приведённым формулам слева направо:

Задача 2

У исполнителя Удвоитель две команды, которым присвоены номера:

Первая из них увеличивает данное число на 2, вторая — увеличивает его в 5 раз. Программа для исполнителя Удвоитель — это последовательность команд.

Определите количество программ, которые число 1 преобразуют в число 37.

Решение

Заметим, что все числа, получаемые с помощью заданных команд из числа 1, — нечётные. Будем решать поставленную задачу последовательно для чисел 1, 3, 5, . . . , 37 (то есть для каждого нечётного числа определим, сколько программ исполнителя существует для его получения). Количество программ, которые преобразуют число 1 в число n, будем обозначать через R(n). Будем считать, что R(1) = 1. Для каждого следующего числа рассмотрим, из какого числа оно может быть получено за одну команду исполнителя. Если число не делится на 5, то оно может быть получено только из предыдущего с помощью команды прибавь 2. Значит, количество искомых программ для такого числа равно количеству программ для предыдущего числа: R(i) = R(i − 2), i — нечётное. Если число на 5 делится, то вариантов последней команды два: прибавь 2 и умножь на 5, тогда R(i) = R(i−2)+R(i/5), i — нечётное. Заполним соответствующую таблицу по приведенным формулам слева направо:

Задача 3

У исполнителя X157 три команды, которым присвоены номера:

Первая из них увеличивает число на экране на 1, вторая — на 5, а третья — в 7 раз. Программа для исполнителя X157 — это последовательность команд.

Сколько есть программ, которые число 1 преобразуют в число 20?