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真值表的出现是近代(19世纪)的事,成为传统逻辑过度到现代逻辑的重要标志。真值表在命题逻辑占有重要地位。
一,命题逻辑公式【1】
命题逻辑是一个形式系统,由命题公式和推理规则构成。从“形式”的角度,命题公式由逻辑运算符结合命题变元定义;从“内容”的角度,则可由真值表定义。这二种定义相辅相成,表达了形式与内容互补和同一的关系。
二,真值表溯源【2】
真值表最初由美国逻辑学家皮尔士(Charles Sanders Peirce,1839–1914年)建立。作为逻辑学家,皮尔士一直保持对判断结论成立的条件感兴趣,他偏好图形学,结合对矩阵理论的研究,于1893年设计了真值表矩阵。同时期弗雷格、罗素等人在开发命题演算中运用真值表,维特根斯坦在《逻辑哲学论》中也利用真值表把真值函数置于序列中,《逻辑哲学论》的广泛影响导致了真值表的传播。
三,真值表的运用
1,形式语言中的运用
真值表可以用于命题逻辑语言的表达能力方面的研究。
例子1: 在由2个命题变元(例如P和Q)构成的语言中,问:有多少个等价公式?
答案:任何一个由2个变元构成的命题公式,其真值表有2^2= 4行,因此有4^2= 16个等价公式:
2,推理的运用
把逻辑推理表达为真值表的方式来解决,体现了计算思维的抽象特点。
例子2: ( 大学一年级“逻辑课”期中考试试卷)
一个人在标号为1,2,3的箱子中寻宝。宝物藏在其中一个箱子中;每个箱子上贴着1条提示,并且3条指示中只有1条是正确的。
- 箱子1上的指示(i): 宝物在这个箱子中;
- 箱子2上的指示(ii): 宝物不在这个箱子中;
- 箱子3上的指示(iii): 宝物不在箱子1中;
帮助此人推理得出宝物所在的箱子。
答案:
(1)形式化问题
- 设命题变元:
P1 : 宝物在箱子1中;
P2 : 宝物在箱子2;
- 表达3条指示:(i)p1;(ii)¬p2 ;(iii)¬p1
- 表达2个前提:
(i)¬(p1 ∧ p2):宝物在其中一个箱子中
(ii)p1 ⊕ ¬p2⊕¬p1:3条指示中只有1条是正确的
(2)列出真值表进行判断
当p1=0,p2=1使得前提满足,所以宝物在第二个箱子中。
3,SAT问题
SAT问题(SATISFIABLITY problem)指判定一个给定的合取范式是否可满足。比如:
F = (x1 ∨x2 ∨x3)∧(x1 ∨x2 ∨¬x3)∧(¬x1 ∨¬x2 ∨¬x3) ∧ (¬x1 ∨ x2 ∨ x3),x1=1,x2=1,x3=0, F=1, 故F是可满足的。
SAT问题是逻辑学的一个基本问题,也是计算复杂性理论中具有代表性的NP问题,解决SAT问题的基本算法“穷举法”就是基于真值表。
参考资料:
【1】 https://zh.wikipedia.org/wiki/命题逻辑
【2】PEIRCE’S TRUTH-FUNCTIONAL ANALYSIS AND THE ORIGIN OF TRUTH TABLES ( https://arxiv.org/pdf/1108.2429.pdf)
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