
【計】 Boolean algebra theorem
【計】 BA
theorem
【化】 theorem
【醫】 theorem
布爾代數定理(Boolean Algebra Theorems)是數字邏輯與計算機科學的基礎理論體系,其核心源于喬治·布爾(George Boole)在19世紀提出的邏輯運算規則。以下從漢英對照與工程應用角度解析其核心定理:
交換律(Commutative Law)
表達式:$A + B = B + A$ 與 $A cdot B = B cdot A$
該定律表明邏輯變量的“或”(OR)與“與”(AND)運算順序可互換,這一特性在電路設計中用于優化門電路布局(參考:George Boole, The Laws of Thought, 1854)。
結合律(Associative Law)
表達式:$(A + B) + C = A + (B + C)$ 與 $(A cdot B) cdot C = A cdot (B cdot C)$
允許對多個邏輯運算進行分組重構,為芯片設計中的多級邏輯簡化提供理論支持(參考:IEEE Standard 91-1984)。
德摩根定理(De Morgan's Theorems)
表達式:$overline{A + B} = overline{A} cdot overline{B}$ 與 $overline{A cdot B} = overline{A} + overline{B}$
這一關鍵定理通過邏輯取反轉換“或”“與”關系,直接應用于CMOS電路的反相器與NAND/NOR門設計(參考:Claude Shannon, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, 1937)。
吸收律(Absorption Law)
表達式:$A + (A cdot B) = A$ 與 $A cdot (A + B) = A$
在FPGA編程中用于消除冗餘邏輯項,降低功耗與芯片面積(參考:Digital Design and Computer Architecture, Harris & Harris, 2012)。
布爾代數(Boolean Algebra)是數學和計算機科學中的一種邏輯代數系統,由喬治·布爾(George Boole)于19世紀提出,主要用于處理二元變量(如0和1,或“真”和“假”)的邏輯運算。其核心定理定義了變量間的運算規則,以下是主要定理的詳細解釋:
交換律:邏輯運算順序不影響結果
( A + B = B + A )(邏輯或)
( A cdot B = B cdot A )(邏輯與)
結合律:括號位置不影響結果
( A + (B + C) = (A + B) + C )
( A cdot (B cdot C) = (A cdot B) cdot C )
分配律:一種運算對另一種運算的分配性
( A cdot (B + C) = A cdot B + A cdot C )(邏輯與對邏輯或的分配)
( A + B cdot C = (A + B) cdot (A + C) )(邏輯或對邏輯與的分配)
恒等律:與“1”(真)或“0”(假)的運算結果
( A + 0 = A )(邏輯或的恒等元素為0)
( A cdot 1 = A )(邏輯與的恒等元素為1)
零元素定理:與“0”或“1”的特殊運算結果
( A + 1 = 1 )
( A cdot 0 = 0 )
每個變量( A )都有唯一的補集( overline{A} ),滿足:
( A + overline{A} = 1 )
( A cdot overline{A} = 0 )
描述邏輯非(NOT)對邏輯與(AND)和邏輯或(OR)的轉換規則:
( overline{A + B} = overline{A} cdot overline{B} )
( overline{A cdot B} = overline{A} + overline{B} )
應用:用于簡化複雜邏輯表達式,例如數字電路設計中的邏輯門優化。
吸收律:吸收多餘變量
( A + A cdot B = A )
( A cdot (A + B) = A )
幂等律:重複運算不改變結果
( A + A = A )
( A cdot A = A )
雙重否定等于原變量:
( overline{overline{A}} = A )
布爾代數定理在以下領域至關重要:
if (A && B)
)的底層邏輯。WHERE A OR B
)。如需進一步了解具體定理的推導或應用場景,可結合實際案例展開分析。
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