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定理已证明

命题的德摩根定律

命题陈述

对任意命题 P,QP, Q:¬(P∧Q)≡(¬P)∨(¬Q)\neg(P \wedge Q) \equiv (\neg P) \vee (\neg Q) 且 ¬(P∨Q)≡(¬P)∧(¬Q)\neg(P \vee Q) \equiv (\neg P) \wedge (\neg Q)。

为什么成立?

“并非两者都”总能分解成两种穷尽情形——至少有一个为假——这正是否定的析取;这是否定“对所有”命题的逻辑骨架,也是把与门转换成反相输入或门的数字电路(NAND/NOR 等价)背后的原理。

证明思路

由于命题公式完全由其真值表决定,我们通过穷举 PP 与 QQ 的四种真值组合来证明 ¬(P∧Q)≡(¬P)∨(¬Q)\neg(P \wedge Q) \equiv (\neg P) \vee (\neg Q)。

情形 P=1,Q=1P=1, Q=1:P∧Q=1P \wedge Q = 1,故 ¬(P∧Q)=0\neg(P\wedge Q)=0。同时 ¬P=0\neg P=0、¬Q=0\neg Q=0,故 (¬P)∨(¬Q)=0(\neg P)\vee(\neg Q)=0。两边都等于 00。

情形 P=1,Q=0P=1, Q=0:P∧Q=0P\wedge Q=0,故 ¬(P∧Q)=1\neg(P\wedge Q)=1。同时 ¬P=0\neg P=0、¬Q=1\neg Q=1,故 (¬P)∨(¬Q)=1(\neg P)\vee(\neg Q)=1。两边都等于 11。

情形 P=0,Q=1P=0, Q=1:由与上一情形对称,¬(P∧Q)=1\neg(P\wedge Q)=1 且 (¬P)∨(¬Q)=1(\neg P)\vee(\neg Q)=1。两边一致。

情形 P=0,Q=0P=0, Q=0:P∧Q=0P\wedge Q=0,故 ¬(P∧Q)=1\neg(P\wedge Q)=1。同时 ¬P=1\neg P=1、¬Q=1\neg Q=1,故 (¬P)∨(¬Q)=1(\neg P)\vee(\neg Q)=1。两边一致。

真值表全部四行都吻合,故 ¬(P∧Q)≡(¬P)∨(¬Q)\neg(P \wedge Q) \equiv (\neg P) \vee (\neg Q) 作为重言式(在每种赋值下都为真的恒等式)成立。第二条定律 ¬(P∨Q)≡(¬P)∧(¬Q)\neg(P \vee Q) \equiv (\neg P) \wedge (\neg Q) 可用同样的四行核验得到,也可用代数方法:把第一条定律中的 P,QP, Q 换成 ¬P,¬Q\neg P, \neg Q 并对两边取否定,利用 ¬¬X≡X\neg\neg X \equiv X 得到。

用到此定理的主题

分步证明

该定理暂无分步证明。

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