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定理証明済み

命題に対するド・モルガンの法則

内容

任意の命題 P,QP, Q について: ¬(P∧Q)≡(¬P)∨(¬Q)\neg(P \wedge Q) \equiv (\neg P) \vee (\neg Q) かつ ¬(P∨Q)≡(¬P)∧(¬Q)\neg(P \vee Q) \equiv (\neg P) \wedge (\neg Q)。

なぜ正しいのか?

「両方ではない」は常に「少なくとも一方が偽」という2つの網羅的な場合に分かれ、これはまさに否定の選言である。これは「すべての」文を否定する論理的骨格であり、ANDゲートを反転入力のORゲートに変換するデジタル回路(NAND/NOR の等価性)の裏にある考え方でもある。

証明の概略

真理値表によって命題論理式は完全に決まるので、PP と QQ の真理値の4通りの組み合わせをすべて調べて ¬(P∧Q)≡(¬P)∨(¬Q)\neg(P \wedge Q) \equiv (\neg P) \vee (\neg Q) を証明する。

場合 P=1,Q=1P=1, Q=1: P∧Q=1P \wedge Q = 1 なので ¬(P∧Q)=0\neg(P\wedge Q)=0。また ¬P=0\neg P=0、¬Q=0\neg Q=0 なので (¬P)∨(¬Q)=0(\neg P)\vee(\neg Q)=0。両辺とも 00 で一致する。

場合 P=1,Q=0P=1, Q=0: P∧Q=0P\wedge Q=0 なので ¬(P∧Q)=1\neg(P\wedge Q)=1。また ¬P=0\neg P=0、¬Q=1\neg Q=1 なので (¬P)∨(¬Q)=1(\neg P)\vee(\neg Q)=1。両辺とも 11 で一致する。

場合 P=0,Q=1P=0, Q=1: 先の場合と対称なので ¬(P∧Q)=1\neg(P\wedge Q)=1、(¬P)∨(¬Q)=1(\neg P)\vee(\neg Q)=1。両辺一致する。

場合 P=0,Q=0P=0, Q=0: P∧Q=0P\wedge Q=0 なので ¬(P∧Q)=1\neg(P\wedge Q)=1。また ¬P=1\neg P=1、¬Q=1\neg Q=1 なので (¬P)∨(¬Q)=1(\neg P)\vee(\neg Q)=1。両辺一致する。

真理値表の4行すべてが一致するので、¬(P∧Q)≡(¬P)∨(¬Q)\neg(P \wedge Q) \equiv (\neg P) \vee (\neg Q) はトートロジー(すべての割り当てで真になる恒真式)として成り立つ。第二法則 ¬(P∨Q)≡(¬P)∧(¬Q)\neg(P \vee Q) \equiv (\neg P) \wedge (\neg Q) も同様に4行を調べれば得られるし、あるいは第一法則で P,QP, Q を ¬P,¬Q\neg P, \neg Q に置き換えて両辺を否定し ¬¬X≡X\neg\neg X \equiv X を使う代数的方法でも得られる。

この定理を使うトピック

ステップごとの証明

この定理のステップごとの証明はまだありません。

参考文献

  1. Kenneth H. Rosen (2018). Discrete Mathematics and Its Applications
  2. George Boole (1854). An Investigation of the Laws of Thought