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MG · Vorlesung Teil 1 · Abschnitt 5

Tautologie, Gleichheit und Rechengesetze

Manche Ausdrücke sind immer wahr, egal wie man die Variablen belegt. Und manche sagen genau dasselbe, obwohl sie verschieden aussehen. Rechts steht jedes Mal die Wahrheitstafel als Beweis: Gleiche Spalten heißen gleiche Ausdrücke. Mit Weiter geht es Schritt für Schritt voran.

Worum es geht

Skript Teil 1, Folien 12 bis 14: Tautologie, Gleichheit und Rechengesetze.

Wer eine Formel vereinfachen will, braucht Regeln, die den Wert nicht ändern. Diese Regeln heißen Rechengesetze. Damit man ihnen trauen kann, prüft man jedes mit der Tafel.

So gehen wir vor:

  1. Tautologie und Kontradiktion an drei Beispielen.
  2. Gleichheit von Ausdrücken.
  3. Die Rechengesetze der Folien 13 und 14, jedes mit Tafel.

Tautologie und Kontradiktion

Definition · Tautologie / Kontradiktion

Ein logischer Ausdruck wird Tautologie genannt, wenn sich für alle Kombinationen der Argumente immer der Wahrheitswert 1 ergibt. Ergibt sich immer 0, dann heißt der Ausdruck eine Kontradiktion.

Abkürzungen in der Tafel
K=(p⇒q)⇔(¬q⇒¬p)M=(p∧(p⇒q))⇒qK = (p \Rightarrow q) \Leftrightarrow (\neg q \Rightarrow \neg p) \qquad M = \big(p \land (p \Rightarrow q)\big) \Rightarrow q

Eine Tautologie ist immer wahr: In ihrer Spalte steht nur 1. Eine Kontradiktion ist immer falsch: nur 0. Die meisten Ausdrücke sind keins von beiden.

Rechts stehen die drei Beispiele des Skripts. Zwei lange Ausdrücke haben oben kurze Namen bekommen: KK und MM.

Kontraposition: eine Tautologie

Aus Abschnitt 3 („Wenn-dann, genau dann, XOR, NAND, NOR“): p⇒qp \Rightarrow q ist nur bei 1⇒01 \Rightarrow 0 falsch.
Zeile für Zeile, Zeilen 1 bis 4
¬q: 1,0,1,0¬p: 1,1,0,0\neg q:\ 1,0,1,0 \qquad \neg p:\ 1,1,0,0
¬q⇒¬p: 1⇒1, 0⇒1, 1⇒0, 0⇒0  =  1,1,0,1\neg q \Rightarrow \neg p:\ 1 \Rightarrow 1,\ 0 \Rightarrow 1,\ 1 \Rightarrow 0,\ 0 \Rightarrow 0 \;=\; 1,1,0,1
p⇒q: 1,1,0,1K: 1,1,1,1p \Rightarrow q:\ 1,1,0,1 \qquad K:\ 1,1,1,1

KK vergleicht „wenn pp, dann qq“ mit „wenn nicht qq, dann nicht pp“. Das zweite heißt Kontraposition.

Beide Implikationen haben die Spalte 1101. Gleiche Werte in jeder Zeile, also ist das ⇔\Leftrightarrow überall 1.

Beispiel: „Wenn es regnet, ist die Straße nass“ sagt dasselbe wie „Wenn die Straße nicht nass ist, regnet es nicht“.

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Drei Beispiele

K und M sind Abkürzungen, siehe links

Abbildung 1Tautologie und Gleichheit

immer wahr, immer falsch, gleich

Zeileppqqp⇒qp \Rightarrow q¬q⇒¬p\neg q \Rightarrow \neg pKKp∧¬pp \land \neg pp∧(p⇒q)p \land (p \Rightarrow q)MM
100111001
201111001
310001001
411111011
Legendeverglichene SpaltenDie drei Beispiele von Folie 12.