
【计】 DeMorgan's theorem
heart; mind; morals; virtue
rub; scrape; stroke
base; cause; foot; origin; radix; root; source
【化】 radical
【医】 rad.; radical; radices; radix; rhizo-; root
theorem
【化】 theorem
【医】 theorem
德摩根定理(De Morgan's Laws)是逻辑学与集合论中的核心定律,揭示了逻辑运算符"与""或""非"之间的转换关系。该定理由英国数学家奥古斯都·德摩根于19世纪提出,在数字电路设计、计算机编程和概率论中具有重要应用。
逻辑非的分配律
对于任意命题A和B:
$ eg(A land B) equiv eg A lor eg B$
英文对应:The negation of a conjunction is the disjunction of the negations.
集合补运算的交互律
对于集合A和B:
$(A cap B)^c = A^c cup B^c$
英文对应:The complement of the intersection is the union of the complements。
第二定律通过运算符置换实现对称表述:
$ eg(A lor B) equiv eg A land eg B$
对应的集合表达式为:
$(A cup B)^c = A^c cap B^c$
在数字逻辑设计中,该定理可直接优化电路结构。例如与门级联的非运算可转换为非门并联结构,这种转换能减少芯片晶体管数量。美国电气电子工程师学会(IEEE)标准754浮点运算规范中即包含相关应用。
数学基础文献可参考《离散数学及其应用》(Discrete Mathematics and Its Applications)第8章命题逻辑部分,集合论证明过程详见剑桥大学数学系公开课程讲义CM10124。
德摩根定理(De Morgan's Laws)是逻辑学和集合论中的重要定律,用于描述逻辑运算中“非(¬)”与“或(∨)”“与(∧)”之间的转换关系,以及集合论中补集、并集和交集的对应关系。其核心思想是否定复合命题时,需同时对内部命题进行否定并转换运算符。
逻辑非对“与”的分配
$$¬(A ∧ B) equiv ¬A ∨ ¬B$$
即:“非(A且B)”等价于“非A或 非B”。
示例:若“今天不下雨且不刮风”,则其否定是“今天下雨或 刮风”(至少满足其一即成立)。
逻辑非对“或”的分配
$$¬(A ∨ B) equiv ¬A ∧ ¬B$$
即:“非(A或B)”等价于“非A且 非B”。
示例:若“明天开会或放假”,则其否定是“明天不开会且 不放假”(两者同时不成立)。
在集合论中,德摩根定理表现为补集与并集、交集的转换:
补集对并集的分配
$$overline{A ∪ B} = overline{A} ∩ overline{B}$$
全集中的非(A并B)等于非A交 非B。
补集对交集的分配
$$overline{A ∩ B} = overline{A} ∪ overline{B}$$
全集中的非(A交B)等于非A并 非B。
!(a && b)
改写为 !a || !b
。通过德摩根定理,可以更灵活地处理逻辑表达式,并在工程、数学和计算机科学中提高效率。
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