Конъюнкция и дизъюнкция высказывательных форм

В математике рассматривают не только конъюнкцию и дизъюнкцию высказываний, но и выполняют соответствующие операции над высказывательными формами.

Конъюнкцию одноместных высказывательных форм А(х) и В(х), заданных на множестве Х, обозначают А(х) Ù В(х). С появлением этого предложения возникает вопрос, как найти его множество истинности, зная множества истинности высказывательных форм А(х) и В (х). Другими словами, при каких значениях х из области определения Х высказывательная форма А(х)ÙВ(х) обращается в истинное высказывание? Очевидно, что это возможно при тех и только тех значениях х, при которых обращаются в истинное высказывание обе высказывательные формы А(х) и В(х). Если обозначить Т_А – множество истинности предложения А(х), Т_В – множество истинности предложения В(х), а множество истинности их конъюнкции Т_АÙВ, то, по всей видимости, Т_АÙВ = Т_А Ç _В.

Докажем это равенство.

1. Пусть а - произвольный элемент множества Х и известно, что аÎТ_АÙВ. По определению множества истинности это означает, что высказывательная форма А(х)ÙВ(х) обращается в истинное высказывание при х = а, т.е. высказывание А(х)ÙВ(х) истинно. Так как данное высказывание конъюнкция, то, по определению конъюнкции, получаем, что каждое из высказываний А(а) и В(а) также истинно. Это означает, что аÎТ_А и аÎТ_В. Следовательно, по определению пересечения множеств, аÎТ_АÇ Т_В. Таким образом, мы показали, что Т_АÙВ Ì Т_АÇ Т_В.

2. Докажем обратное утверждение. Пусть а – произвольный элемент множества Х и известно, что а ÎТ_А Ç Т_В. По определению пересечения множеств это означает, что аÎТ_А и аÎТ_В, откуда получаем, что А(х) и В(х) – истинные высказывания, поэтому конъюнкция высказываний А(х)ÙВ(х) также будет истинна. А это означает, что элемент а принадлежит множеству истинности высказывательной формы А(х)ÙВ(х), т.е. аÎ Т_АÙВ. Таким образом, мы доказали, что Т_А Ç Т_В Ì Т_АÙВ.

Из 1 и 2 в силу определения равных множеств вытекает справедливость равенства Т_АÙВ = Т_А Ç Т_В, что и требовалось доказать.

Заметим, что полученное правило справедливо и для высказывательных форм, содержащих более одной переменной.

Приведем примериспользования этого правила. Найдем множество истинности конъюнкции двух неравенств 2х > 10 и 4+х<12, т.е. множество истинности предложения 2х >10 Ù 4+х<12. Пусть Т₁ – множество решений неравенства 2х > 10, а Т₂ – множество решений неравенства 4+х<12. Тогда Т₁= (5,+¥), Т₂ = (-¥, 8). Чтобы найти те значения х, при которых истинны оба неравенства, надо найти пересечение их множеств решений: Т₁ÇТ₂ = (5,8).

Видим, что выполнение этого задания свелось к решению системы неравенств.

Замечание. Вообще с точки зрения логики любая система неравенств есть конъюнкция неравенств, так же как и система уравнений есть конъюнкция уравнений.

Дизъюнкцию одноместных высказывательных форм А(х) и В(х), заданных на множестве Х, обозначают А(х)Ú В(х). Это предложение будет обращаться в истинное высказывание при тех и только тех значениях х из области определения Х, при которых обращается в истинное высказывание хотя бы одна из высказывательных форм, т.е. Т_АÚВ = Т_АÈТ_В.

Доказательство этого равенства проводится аналогично рассмотренному выше.

Приведем пример использования этого правила. Решим, например, уравнение (х-2)×(х+5) = 0. Известно, что произведение равно нулю тогда и только тогда, когда хотя бы один из множителей равен нулю. Это означает, что данное уравнение равносильно дизъюнкции: х-2=0 Ú х+5=0 и поэтому множество его решений может быть найдено как объединение множеств решений первого и второго уравнений, т.е. {2}È{5}={-5; 2}.

Заметим, что дизъюнкцию уравнений (неравенств) называют также совокупностью.Решить совокупность уравнений (неравенств) – это значит найти те значения переменных, при которых истинно хотя бы одно из уравнений (неравенств), входящих в нее.

Рассматривая конъюнкцию и дизъюнкцию высказывательных форм, мы установили их тесную связь с пересечением и объединением множеств.

С другой стороны, характеристические свойства элементов пересечения и объединения множеств А и В представляют собой соответственно конъюнкцию и дизъюнкцию характеристических свойств данных множеств:

А Ç B = {х½хÎA Ù хÎB}, А È B = {х½хÎA Ú хÎB}, причем каждое свойство представляет собой высказывательную форму.