PrÃklady
PrÃklady
PrÃklady
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
Príklady z LS<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
1.1. Riešené príklady<br />
1. Úvodné pojmy<br />
Príklad 1. Zistite, či zobrazenie g : (−2, 7 t R, g(x) =−3x + 2 je injektívne, surjektívne<br />
alebo bijektívne.<br />
Riešenie. Nech x 1 , x 2 c (−2, 7 , x 1 ! x 2 . Potom<br />
x 1 ! x 2 /.(−3)<br />
− 3 x 1 ! −3 x 2 / + 2<br />
− 3 x 1 + 2 ! −3 x 2 + 2<br />
g( x 1 ) ! g( x 2 )<br />
To však znamená, že zobrazenie g je injektívne.<br />
Pre každé x c (−2, 7 platí<br />
− 2 [ x < 7<br />
6 m −3x >−21<br />
8 m −3x + 2 >−19<br />
8 m g( x) >−19<br />
preto napr. číslo 10 nemá vzor (neexistuje x c (−2, 7 , pre ktoré g( x) = 10), čo znamená, že<br />
zobrazenie g nie je surjektívne a teda ani bijektívne.<br />
Príklad 2. Zistite, či binárna operácia ' : R 2 t R, x ' y = x y je komutatívna, asociatívna a<br />
2<br />
či má neutrálny prvok.<br />
Riešenie. Pre každé x, y, z c R platí<br />
1. x ' y = x y ,<br />
2 = xy<br />
2 = y 2 x = y ' x<br />
2. (x ' y) ' z = xy<br />
xy<br />
.<br />
2 ' z = 2 z<br />
= xyz<br />
2 4 = x yz<br />
2<br />
2 = x ' yz<br />
2 = x ' (y ' z)<br />
Daná operácia je preto komutatívna aj asociatívna.<br />
Zistime, či existuje číslo e c R, také, že pre všetky x c R je x ' e = x.<br />
x ' e = x<br />
xe<br />
2 = x<br />
xe = 2x<br />
x(e − 2) = 0<br />
Vidíme, že ak e = 2, je pre každé x c R x ' 2 = x , teda číslo 2 je neutrálny prvok operácie '.<br />
1
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
Príklad 3. Aká je pravdivostná hodnota kvantifikovaného výroku ≥x c R ≤y c R xy > x + y<br />
Napíšte jeho negáciu.<br />
Riešenie. Ak by existovalo číslo x = x 0 také, že pre všetky y c R by platilo x 0 y > x 0 + y, po-<br />
tom by<br />
− x 0 > y − x 0 y<br />
− x 0 > (1 − x 0 )y<br />
Túto nerovnosť môžeme ďalej upraviť v závislosti od toho, či<br />
a) x 0 = 1, b) x 0 > 1, c) x 0 < 1.<br />
a) −1 > 0.y. Táto nerovnosť neplatí pre žiadne y.<br />
−x<br />
b) 0<br />
< y. Táto nerovnosť neplatí napr. pre číslo y= −x 0<br />
− 1.<br />
1 − x 0 1 − x<br />
−x 0<br />
c) 0<br />
> y. Táto nerovnosť zas neplatí napr. pre číslo y= −x 0<br />
+ 1.<br />
1 − x 0 1 − x 0<br />
Vidíme, že také číslo x 0 neexistuje, preto daný výrok je nepravdivý, t.j. jeho pravdivostná<br />
hodnota je 0.<br />
Negácia uvedeného výroku: ≤x c R ≥y c R x 0 y [ x 0 + y.<br />
Príklad 4. Zistite, či výroková formula b = (p e q) e q je tautológia, kontradikcia alebo<br />
splniteľná formula.<br />
Riešenie. Zistíme to pomocou tabuľky pravdivostných hodnôt.<br />
p<br />
q<br />
p e q<br />
q<br />
b<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
Z tabuľky vyplýva, že b je splniteľná formula.<br />
Príklad 5. Zistite, či výrokové formuly a = p e (p . q) , b = p e q sú tautologicky<br />
ekvivalentné.<br />
Riešenie. Úlohu budeme riešiť pomocou tabuľky pravdivostných hodnôt.<br />
p<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
q<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
p . q<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
a<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
b<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
Výrokové formuly a, bmajú rovnaké pravdivostné ohodnotenie, preto a{ b.<br />
Príklad 6. Úpravami (pomocou tabuľky tautologických ekvivalenci) dokážte, že výrokové<br />
formuly a = p e (q . r) , b = p . (q e r) sú tautologicky ekvivalentné.<br />
2
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Riešenie.<br />
a = p e (q . r) { p - (q . r) { p . (q . r) { p . (q - r) { p . (q e r) = b<br />
Príklad 7. Zistite, či relácia = (x, y); x 2 − x = y 2 − y na množine R je reflexívna, symetrická,<br />
antisymetrická, tranzitívna.<br />
Riešenie.<br />
Pre každé x c R platí x 2 − x = x 2 − x, preto x x. Relácia je teda reflexívna.<br />
Nech x y t.j. x 2 − x = y 2 − y. Potom aj y 2 − y = x 2 − x a teda y x, čo znamená, že relácia<br />
je symetrická.<br />
Nech x y, y z. Potom x 2 − x = y 2 − y, y 2 − y = z 2 − z, odkiaľ vyplýva x 2 − x = z 2 − z, teda<br />
x z. To ale znamená, že je tranzitívna relácia.<br />
Nech x y, y x t.j. x 2 − x = y 2 − y. Upravme túto rovnosť:<br />
x 2 − y 2 + y − x = 0<br />
(x − y)(x + y) − (x − y) = 0<br />
(x − y)(x + y − 1) = 0<br />
Vidíme, že táto rovnosť je splnená pre x = y ale aj pre y= 1 − x. Potom však napr. pre x= 3,<br />
y = 1 − 3 =−2 platí (3, −2) c , (−2, 3) c , ale 3 ! −2. Preto relácia nie je antisymetrická.<br />
Príklad 8. Na množine A = 1, 2, 3, 4, 5, 6 je daný rozklad T = 2, 5, 6 , 1, 3 , 4 .<br />
Napíšte reláciu ekvivalencie, ktorá je indukovaná rozkladom T.<br />
Riešenie. Reláciu indukovanú rozkladom T označme . Dvojica (x, y) c A patrí do relácie <br />
práve vtedy, keď x, y patria do tej istej triedy rozkladu. Teda<br />
= (2, 2), (5, 5), (6, 6), (2, 5), (5, 2), (2, 6), (6, 2), (5, 6), (6, 5), (1, 1), (3, 3), (1, 3), (3, 1), (4, 4)<br />
1.2. Cvičenia<br />
Zobrazenia a operácie<br />
1. Zistite, či dané zobrazenia sú injektívne, surjektívne alebo bijektívne.<br />
a) h 1 : Z t Z, h 1 (x)=2x,<br />
b) h 2 : R t R, h 2 (x)=2x,<br />
c) h 3 : R t R, h 3 (x)=x 2 ,<br />
d) h 4 : R + t R, h 3 (x)=x 2 ,<br />
e) h 5 : R t R + 4 {0}, h 5 (x)=x 2 ,<br />
f) h 6 : R + t R + , h 6 (x)=x 2<br />
g) h 7 : R # {2} t R, h 7 (x)= 3x + 1 ,<br />
x − 2<br />
h) h 7 : R # {2} t R # {3}, h 7 (x)= 3x + 1 .<br />
x − 2<br />
2. Zistite, či dané operácie sú komutatívne, asociatívne a či majú neutrálny prvok.<br />
a) ' : (R + ) 2 t R + , a ' b = a b ,<br />
b) ± : N 2 t N, a ± b = b,<br />
c) ¿ : N 2 t N, a ¿ b = a,<br />
d) f : R 2 t R, f (x, y)=x + y + 1.<br />
3
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
3. Na množine N máme definované tri binárne operácie + (štandardné sčitovanie),<br />
± : a ± b = b , ¿ : a ¿ b = a. Zistite, ktorá operácia vzhľadom ku ktorej je distributívna.<br />
Výroková logika<br />
4. Určte pravdivostnú hodnotu výroku a napíšte jeho negáciu.<br />
a) ≤x c R ≥y c R 3x − 6 > 2y,<br />
b) ≥y c R ≤x c R 3x − 6 > 2y,<br />
c) ≥x c R ≤y c R xy [ y 2 ,<br />
d) ≤y c R ≥x c R xy [ y 2 ,<br />
e) ≤x c R ≤y c R xy [ y 2 .<br />
5. Napíšte negáciu výrokov<br />
a) ≥m c N ≤n c N (m m 4 − n - m + n je párne číslo).<br />
b) ≤m c N ≥n c N (m m 4 − n e m + n je párne číslo).<br />
6. Zistite, či výroková formula b je tautológia, kontradikcia alebo splniteľná formula<br />
a) b = p - p ,<br />
b) b = p . p ,<br />
c) b =(p e q) e p,<br />
d) b =(p . (p e q)) e q,<br />
e) b =((p e q) - r) e (p - q - r) ,<br />
f) b =((p . s) - (p . q) - (p . r . s)) g ((p . s) - (p . r) - (p . q . s)) .<br />
7. Zistite, či formuly a, b sú tautologicky ekvivalentné.<br />
a) a = p e (q e r) , b =(p e q) e r,<br />
b) a = p, b= p e (q . q ),<br />
c) a = p e q, b=(p . q ) e (r . r ),<br />
d) a = p e (q e r) , b =(p - q - r) .<br />
8. Pomocou tabuľky tautologických ekvivalencií dokážte, že formuly a, b sú tautologicky<br />
ekvivalentné.<br />
a) a = p e q, b = q e p ,<br />
b) a =((p - q) e (q - r )) . (p - q), b = p - q,<br />
c) a =(p e q) e r, b =(p - q - r) . (p - q - r) . (p - q - r) .<br />
9. Zistite, či uvedené množiny sú úplnými systémami logických spojok.<br />
a) { , -, ., e} ,<br />
b) { , -},<br />
c) { , .},<br />
d) { , e} ,<br />
e) { },<br />
f) {-}.<br />
10. Vyjadrite (p . q ) e q pomocou { , -} a pomocou { , e} .<br />
4
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Relácie<br />
11. Na množine A ={1, 2, 3, 4} definujte reláciu, ktorá je<br />
a) reflexívna, symetrická a nie je tranzitívna,<br />
b) reflexívna a nie je symetrická ani tranzitívna,<br />
c) reflexívna, antisymetrická a nie je tranzitívna,<br />
d) symetrická, tranzitívna a nie je reflexívna ani antisymetrická,<br />
e) tranzitívna a nie je reflexívna ani symetrická,<br />
12. Zistite, či relácia na množine R je reflexívna, symetrická, antisymetrická, tranzitívna,<br />
ak<br />
a) ={(x, y); y = x 2 },<br />
b) ={(x, y); x < y} ,<br />
c) ={(x, y); x 2 + y 2 = 4} ,<br />
d) ={(x, y); (x + 1) 2 + y 2 = 3} ,<br />
e) ={(x, y);|x| = |y|} ,<br />
13. Zistite, či relácia na množine N je reflexívna, symetrická, antisymetrická, tranzitívna, ak<br />
a) ={(a, b) c N 2 ; a x b} ,<br />
b) ={(a, b) c N 2 ; a [ b} ,<br />
c) ={(a, b) c N 2 ; a < b} ,<br />
d) ={(a, b) c N 2 ; a 2 + a = b 2 + b} ,<br />
e) : ab g a + bje párne.<br />
14. Zistite, či relácia na množine A je reláciou ekvivalencie. Ak áno, nájdite triedy ekvivalencie<br />
jednotlivých prvkov množiny A.<br />
a) A ={1, 2, 3, 4, 5} ,<br />
={(1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (5, 5), (1, 5), (5, 1), (3, 5), (5, 3), (1, 3), (3, 1)}<br />
b) A ={1, 2, 3, 4, 5} ={(x, y) c A 2 ; x x 2 − y} ,<br />
c) A ={1, 2, 3, 4, 5} ={(x, y) c A 2 ;3x x + y} ,<br />
d) A = N + , xy g x x y alebo yx x,<br />
e) A = Z, xy g x, y sú súdeliteľné čísla,<br />
f) A = Z, xy g 2 x x + y.<br />
15. Zistite, koľko rôznych relácií ekvivalencie je možné definovať na množine A ={1, 2, 3} <br />
16. Na množine A ={1, 2, 3, 4, 5} je daný rozklad T ={{1, 2}, {3, 5}, {4}}. Napíšte reláciu<br />
ekvivalencie na množine A indukovanú rozkladom T.<br />
17. Na množine R je daná relácia : xy g x − y c Z. Dokážte, že je relácia ekvivalencie na<br />
množine R. Aké sú triedy ekvivalencie prvku 0 a −2, 1<br />
Orientované grafy<br />
18. Daný je orientovaný graf G =(V, H, e) , kde V ={1, 2, 3, 4, 5, 6} , H ={h 1 , h 2 , h 3 , h 4 , h 5 , h 6 ,<br />
h 7 , h 8 , h 9 , h 10 , h 11 },<br />
e(h 1 )=(1, 1), e(h 2 )=(1, 2), e(h 3 )=(3, 2), e(h 4 )=(2, 3), e(h 5 )=(1, 4),<br />
e(h 6 )=(5, 1), e(h 7 )=(2, 4), e(h 8 )=(6, 2), e(h 9 )=(6, 3), e(h 10 )=(6, 3), e(h 11 )=(4, 5)}.<br />
5
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
a) Nakreslite diagram grafu G.<br />
b) Určte indukovaný podgraf G({2, 3, 4, 5}) grafu G. (Stačí nakresliť jeho diagram)<br />
c) Napíšte orientovaný sled (v grafe G) z vrcholu 2 do vrcholu 2 dĺžky 0, 1, 2 a 4.<br />
d) V grafe G nájdite orientovanú cestu z vrcholu 6 do vrcholu 1.<br />
e) V grafe G nájdite orientovaný ťah z vrcholu 1 do vrcholu 4, ktorý nie je cestou.<br />
f) Je graf G silne súvislý<br />
g) Nájdite všetky silne súvislé komponenty grafu G.<br />
1.3. Výsledky<br />
1. a) i. b) i, s, b. c) -. d) i. e) s. f) i, s, b. g) i. h) i, s, b. 2. a) -. b) a. c) a. d) k, a, -1. 3. Operácia<br />
< je distributívna vzhľadom k operácii «; operácia « je distributívna vzhľadom k operácii<br />
< . 4. a) 1, ≥x c R ≤y c R 3x − 6 [ 2y. b) 0, ≤y c R ≥x c R 3x − 6 [ 2y. c) 1, ≤x c R<br />
≥y c R xy > y 2 . d) 1, ≥y c R ≤x c R xy > y 2 . e) 0, ≥x c R ≥y c R xy > y 2 . 5. a) ≤m c N<br />
≥n c N (m < 4 − n . m + n je nepárne číslo) b). ≥m c N ≤n c N (m m 4 − n . m + n je<br />
nepárne číslo). 6. a) tautológia. b) kontradikcia. c) splniteľná formula. d) tautológia. e) splniteľná<br />
formula. f) kontradikcia. 7. a) nie. b) áno. c) áno. d) áno. 9. a) áno. b) áno. c) áno. d)<br />
áno. e) nie. f) nie. 10. p - q, (q e p) e q. 11. Napríklad a) = (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4),<br />
(1, 2), (2, 1), (2, 3), (3, 2) . b) = (1, 1), (2, 2), (3, 3), (4, 4), (1, 2), (2, 3) . c) = (1, 1),<br />
(2, 2), (3, 3), (4, 4), (1, 2), (2, 3) . d) = (1, 1), (2, 2), (1, 2), (2, 1) . e) = (1, 1), (2, 2),<br />
(1, 2), (2, 1), (2, 3), (1, 3) . 12. a) a. b) a, t. c) s. d) a. e) r, s, t. 13. a) r, a, t. b) r, a, t. c) a, t. d)<br />
r, s, t. e) r, s, t. 14. a) áno, (1)={1, 3, 5}, (2)={2}, (4)={4} . b) nie. c) nie. d) nie. e) nie.<br />
f) áno, (0)={2k; k c Z}, (1)={2k − 1; k c Z} 15. 5. 16. = (1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2),<br />
(3, 3), (3, 5), (5, 3), (5, 5), (4, 4) . 17. (0)=Z, (−2, 1)={k − 0, 1; k c Z} . 18. b)<br />
G({2, 3, 4, 5}) = (V ∏ , H ∏ , e ∏ ), V ∏ ={2, 3, 4, 5} , H ∏ ={h 3 , h 4 , h 7 , h 11 },<br />
e ∏ (h 3 )=(3, 2), e ∏ (h 4 )=<br />
(2, 3), e ∏ (h 7 )=(2, 4), e ∏ (h 11 )=(4, 5)} . c) 2; neexistuje; 2, h 4 ,3,h 3 ,2; 2,h 7 ,4,h 11 ,5,h 6 ,1,h 2 ,2<br />
d) 6, h 8 ,2,h 7 ,4,h 11 5, h 6 ,1 alebo 6,h 9 ,3,h 3 ,2,h 7 ,4,h 11 5, h 6 ,1. e) 1,h 2 ,2,h 4 ,3,h 3 ,2,h 7 ,4. f)<br />
nie, lebo neexistuje or. sled z 2 do 6. g) G({1, 2, 3, 4, 5}), G({6}) .<br />
2.1. Riešené príklady<br />
2. Booleovské funkcie<br />
Príklad 1. Booleovskú funkciu určenú B-výrazom U(x, y, z) = yz (x(yz + z)) zapíšte pomocou<br />
tabuľky.<br />
Riešenie.<br />
x y z yz<br />
0 0 0 0<br />
0 0 1 0<br />
0 1 0 0<br />
0 1 1 1<br />
1 0 0 0<br />
1 0 1 0<br />
1 1 0 0<br />
1 1 1 1<br />
yz yz + z x(yz + z)<br />
0 1 1<br />
1 1 1<br />
0 1 1<br />
0 0 0<br />
0 1 0<br />
1 1 0<br />
0 1 0<br />
0 0 0<br />
Príklad 2. Zistite, či sú B-výrazy U, V ekvivalentné, ak<br />
a) U(x, y) = x(x + y), V(x, y) = x + xy,<br />
6<br />
x(yz + z)<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
U(x, y, z)<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
b) U(x, y, z) = y (x + z)(x + z), V(x, y, z) = y + xz + xz<br />
Riešenie.<br />
a) Zostavme tabuľky booleovských funkcií určených B-výrazmi . U, V<br />
x<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
y<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
x + y<br />
1<br />
0<br />
1<br />
1<br />
f U (x, y)<br />
1<br />
0<br />
0<br />
0<br />
xy<br />
1<br />
0<br />
0<br />
0<br />
f V (x, y)<br />
1<br />
0<br />
1<br />
1<br />
Z tabuľky vidíme, že f U ! f V , a teda B-výrazy U, V nie sú ekvivalentné.<br />
b) U(x, y, z) = y (x + z)(x + z) { y (x + z) + (x + z) { y(xz + xz),<br />
V(x, y, z) = y + xz + xz { y (xz)(xz) { y(x + z)(x + z) { y(xz + xz).<br />
Teda .<br />
U(x, y, z) { V(x, y, z)<br />
Príklad 3. Nájdite UNDF a UNKF funkcie g(x, y, z) = xy + xyz + yz.<br />
Riešenie. Nájdeme množinu jednotkových bodov funkcie g:<br />
J(g) = J(xy) 4 J(xyz) 4 J(yz) = (0, 1, 0), (0, 1, 1) 4 (1, 0, 1) 4 (0, 1, 0), (1, 1, 0)<br />
= (0, 1, 0), (0, 1, 1), (1, 0, 1), (1, 1, 0)<br />
Teraz ľahko zostavíme tabuľku funkcie g. K tabuľke pridáme ešte dva stĺpce. Do prvého z<br />
nich zapíšeme elementárne súčinové členy, ktorých jednotkové body sú jednotkovými bodmi<br />
funkcie g, a do druhého zase elementárne súčtové členy, ktorých nulové body sú nulovými<br />
bodmi funkcie g.<br />
x<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
y<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
g<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
xyz<br />
xyz<br />
xyz<br />
x + y + z<br />
x + y + z<br />
x + y + z<br />
x + y + z<br />
UNDF (g) = xyz + xyz + xyz + xyz,<br />
UNKF (g) = (x + y + z)(x + y + z)(x + y + z)(x + y + z) .<br />
Príklad 4. Nájdite jednu NDF funkcie h(x, y, z) = (xz + yz)(xyz) rôznu od UNDF.<br />
Riešenie.<br />
h(x, y, z) = (xz + yz)(x + y + z) = xyz + xz + xyz = xz + xyz, NDF(h) = xz + xyz.<br />
7
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
Príklad 5. Nájdite jednu NKF funkcie h(x, y, z) = (xz + yz)(xyz) rôznu od UNKF.<br />
Riešenie.<br />
h(x, y, z) = (xz + yz)(x + y + z) = (xz + y)(xz + z)(x + y + z) = (x + y)(z + y)(x + z)(x + y + z) =<br />
= (x + y)(y + z)(x + z)(x + y + z)<br />
NKF(h) = (x + y)(y + z)(x + z)(x + y + z).<br />
Príklad 6. Pomocou B-výrazu napíšte pravdivostné ohodnotenie výrokovej formuly<br />
a = (p e q) - q.<br />
Riešenie. Najprv nájdeme k výrokovej formule a tautologicky ekvivalentnú formulu, ktorá z<br />
logických spojok obsahuje len -, ., .<br />
a = (p e q) - q i (p - q) - q i (p . q) - q = b<br />
Ak pravdivostnými ohodnoteniami výrokových premenných p, q sú v poradí premenné x, y,<br />
tak<br />
ph a (x, y) = ph b (x, y) = xy + y.<br />
Príklad 7. Nájdite UNDF a UNKF výrokovej formuly a = ((p e q) . (p e r)) e (q e r) .<br />
Riešenie. Najprv vyjadríme pravdivostné ohodnotenie formuly a pomocou B-výrazu.<br />
Ak zvolíme<br />
a i ((p - q) . (p - r)) e (q - r) i ((p - q) . (p - r)) - (q . r)<br />
ph p = x, ph q = y, ph r = z, tak<br />
ph a (x, y, z) = (x + y)(x + z) + yz.<br />
Teraz nájdeme UNDF booleovskej funkcie ph a (x, y, z) .<br />
ph a (x, y, z) = xy + xz + yz = xy(z + z) + x(y + y)z + (x + x)yz =<br />
Potom<br />
= xyz + xyz + xyz + xyz,<br />
UNDF(ph a ) = xyz + xyz + xyz + xyz.<br />
UNDF(a) = (p . q . r) - (p . q . r) - (p . q . r) - (p . q . r).<br />
UNKF formuly amôžeme získať napr. pomocou tabuľky booleovskej funkcie ph a (x, y, z) .<br />
x y z<br />
0 0 0<br />
0 0 1<br />
0 1 0<br />
0 1 1<br />
1 0 0<br />
1 0 1<br />
1 1 0<br />
1 1 1<br />
ph a (x, y, z)<br />
0<br />
0<br />
1<br />
0<br />
1<br />
1<br />
1<br />
0<br />
x + y + z<br />
x + y + z<br />
x + y + z<br />
x + y + z<br />
UNKF(ph a ) = (x + y + z)(x + y + z)(x + y + z)(x + y + z).<br />
8
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Potom<br />
UNKF(a) = (p - q - r) . (p - q - r) . (p - q - r) . (p - q - r).<br />
Príklad 8. Ukážte, že množina h , kde h : B 3 t B, h(x, y, z) = xyz, je úplný systém boole-<br />
ovských funkcií.<br />
Riešenie. Keďže +, $, je úplný systém booleovských funkcií, stačí ukázať, že funkcie<br />
x + y, xy a x sa dajú vyjadriť len pomocou funkcie h.<br />
x = xxx = h(x, x, x),<br />
x + y = x + y = x y = xy.1 = x.1.1 yy.1.1 = h(h(x,1,1), h(y, y,1),1),<br />
xy = xy = xy.1.1.1 = h(h(x, y,1),1,1).<br />
Príklad 9. Funkciu<br />
Riešenie.<br />
f(x, y, z) = (x + yz)(x + z) vyjadrite pomocou S 2 -výrazov.<br />
f(x, y, z) = (x + yz)(x + z) = x(yz)xz = x(yz) (xz) = x(yz) (xz) =<br />
= (((x m) m ((y m) m z)) m).((x m) m (z m)) =<br />
= (((x m) m ((y m) m z)) m).((x m) m (z m)) =<br />
= ((((x m) m ((y m) m z)) m) m ((x m) m (z m))) m<br />
Príklad 10. Funkciu f(x, y, z, u) = (x + z + u)(x + y)(x + y + z + u) vyjadrite pomocou<br />
P-výrazov.<br />
Riešenie.<br />
f(x, y, z, u) = (x + z + u)(x + y)(x + y + z + u) = (x + z + u) + (x + y) + (x + y + z + u) =<br />
= ((x o z o u) o (x o y) o (x o y o z o u)) =<br />
= (((x o) o z o (u o)) o (x o y) o ((x o) o y o (z o) o u))<br />
Príklad 11. Nakreslite Karnaughovu mapu booleovskej funkcie f(x, y, z) = (x + y)(y + z) .<br />
Riešenie. Pre nulové body funkcie f platí:<br />
N(f ) = N(x + y) 4 N(y + z) = (1, 0, 0), (1, 0, 1), (0, 0, 0)<br />
Teraz už ľahko zostavíme Karnaughovu mapu funkcie f.<br />
y<br />
z<br />
.<br />
x<br />
0 1 1 1<br />
0 1 1 0<br />
Príklad 12. Pomocou Karnaughovej mapy nájdite UNDF a jednu NDF (rôznu od UNDF)<br />
funkcie .<br />
h(x, y, z, u) = (y + z + u)(x + z + u)(x + y)<br />
9
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
Riešenie.<br />
N(h) = (0, 1, 0, 0), (1, 1, 0, 0), (0, 0, 1, 1), (0, 1, 1, 1), (1, 0, 0, 0), (1, 0, 0, 1), (1, 0, 1, 0), (1, 0, 1, 1)<br />
z<br />
u<br />
y<br />
x<br />
1 1 0 1<br />
0 0 0 0<br />
0<br />
0<br />
1 1 1<br />
1 0 1<br />
UNDF(h) = xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu,<br />
z<br />
u<br />
y<br />
x<br />
1 1 0 1<br />
0 0 0 0<br />
0<br />
0<br />
1 1 1<br />
1 0 1<br />
NDF(h) = xyu + xzu + yzu + xyu.<br />
Príklad 13. Pomocou Karnaughovej mapy nájdite NKF (rôznu od UNKF) funkcie<br />
g(x, y, z, u) == xy + xyu + yzu.<br />
Riešenie. Vytvoríme Karnaughovu mapu funkcie g a pomocou nej nájdeme NDF (g).<br />
J(g) = J(xy) 4 J(xyu) 4 J(yzu) = (1, 1, 0, 0), (1, 1, 0, 1), (1, 1, 1, 0), (1, 1, 1, 1),<br />
(0, 1, 0, 0), (0, 1, 1, 0), (0, 0, 1, 1), (1, 0, 1, 1)<br />
J(g) = B 4 # J(g) = (0, 0, 0, 0), (0, 0, 0, 1), (0, 0, 1, 0), (0, 1, 0, 1), (0, 1, 1, 1),<br />
(1, 0, 0, 0), (1, 0, 0, 1), (1, 0, 1, 0)<br />
g _<br />
y<br />
x<br />
z<br />
u<br />
1 1 0 1<br />
1 1 0 1<br />
0<br />
0<br />
0 0 0<br />
0 1 1<br />
NDF(g) = yu + yz + xyu,<br />
g(x, y, z, u) = yu + yz + xyu = (y + u)(y + z)(x + y + u),<br />
NKF(g) = (y + u)(y + z)(x + y + u).<br />
Príklad 14. Nájdite SNDF a jadro funkcie h(x, y, z, u) = xyu + xzu + xz + yzu + xyu.<br />
Riešenie. Na Karnaughovej mape funkcie h vyhľadáme všetky konfigurácie jednotkových<br />
bodov, ktoré nie sú časťou väčšej konfigurácie jednotkových bodov – tým získame všetky<br />
prosté implikanty funkcie h. Ich súčtom je SNDF. Jadro tvoria tie prosté implikanty, ktoré<br />
obsahujú jednotkový bod funkcie h, ktorý nie je jednotkovým bodom žiadneho iného<br />
prostého implikanta tejto funkcie.<br />
10
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
z<br />
u<br />
x<br />
y<br />
1 1 0 1<br />
0 1 1 0<br />
1 1 1 0<br />
1 0 1 1<br />
SNDF(h) = xz + xyu + yzu + xz + xyu + yzu + yzu + xyu,<br />
Jadro(h) = xz + xz.<br />
Príklad 15. Nájdite všetky INDF a MNDF funkcie h(x, y, z) = (x + y + z)(x + y + z) .<br />
Riešenie. Ako vidieť z Karnaughovej mapy, každý jednotkový bod funkcie h je jednotkovým<br />
y z<br />
1 1 1 0<br />
x 1 0 1 1<br />
bodom dvoch prostých implikantov, preto Jadro(h) = 0.<br />
Na pokrytie jednotkového bodu (0, 0, 0) prostými implikantmi máme tri možnosti:<br />
1. vyberieme xz a nevyberieme yz,<br />
2. vyberieme yz a nevyberieme xz,<br />
3. vyberieme xz aj yz.<br />
1. Keďže nevyberáme yz , musíme jednotkový bod (1, 0, 0) pokryť prostým implikantom xy<br />
y z . Ostávajú nepokryté dva jednotkové body (0, 1, 1), (1, 1, 1) .<br />
a) Bod (0, 1, 1) môžeme pokryť prostým implikantom xy alebo<br />
1 1 1 0 yz. Vyberme xy . Na pokrytie bodu (1, 1, 1) nemôžeme použiť<br />
x 1 0 1 1 prostý implikant yz, lebo už vybratý xy by bol nadbytočný,<br />
ostáva nám prostý implikant xz. Máme už pokryté všetky jed-<br />
y z<br />
notkové body funkcie h, získali sme teda<br />
1 1 1 0<br />
x 1 0 1 1<br />
INDF 1 (h) = xz + xy + xy + xz.<br />
b) Bod (0, 1, 1) teraz pokryme prostým implikantom yz. Tým<br />
pádom máme pokryté všetky jednotkové body funkcie h a získali sme<br />
y z<br />
INDF 2 (h) = xz + xy + yz.<br />
1 1 1 0<br />
x 1 0 1 1<br />
2. Keďže nevyberáme xz , musíme jednotkový bod (0, 1, 0)<br />
pokryť prostým implikantom xy. Jednotkové body<br />
(1, 1, 1), (1, 0, 1) môžeme pokryť buď jedným prostým implikantom xz alebo dvomi<br />
prostými implikantmi yz, xy. Tak dostávame ďalšie dve INDF.<br />
11
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
x<br />
y z<br />
1 1 1 0<br />
1 0 1 1<br />
INDF 3 (h) = yz + xy + xz,<br />
y<br />
z<br />
1 1 1 0<br />
INDF 4 (h) = yz + xy + yz + xy.<br />
x 1 0 1 1<br />
3. V tomto prípade na pokrytie jednotkového bodu (0, 1, 1) môžeme použiť iba . Posledný<br />
jednotkový bod (1, 0, 1) pokryjeme prostým implikantom xy alebo xy. Dostávame tak<br />
ďalšie dve INDF funkcie .<br />
x<br />
x<br />
y<br />
z<br />
1 1 1 0<br />
1 0<br />
y<br />
1 z1<br />
1 1 1 0<br />
1 0 1 1<br />
INDF 5 (h) = yz + xz + yz + xy,<br />
INDF 6 (h) = yz + xz + yz + xz.<br />
Spočítaním písmen jednotlivých INDF zistíme, že funkcia<br />
minimálne normálne disjunktívne formy:<br />
MNDF 1 (h) =INDF 2 (h) = xz + xy + yz,<br />
MNDF 2 (h) =INDF 3 (h) = yz + xy + xz,<br />
h<br />
má dve<br />
Príklad 16. Nájdite všetky INDF a MNDF funkcie h, ak N(h) = (0, 0, 0, 0), (0, 0, 0, 1),<br />
(1, 0, 0, 1), (1, 1, 1, 0), (0, 1, 0, 0) .<br />
Riešenie. Nájdeme<br />
u<br />
u jadro.<br />
z<br />
z<br />
y<br />
x<br />
0 1 1 0<br />
1 1 1 0<br />
1 0 1 1<br />
0 1 1 1<br />
Jadro(h) = xz + yu.<br />
y<br />
x<br />
0 1 1 0<br />
1 1 1 0<br />
1 0 1 1<br />
0 1 1 1<br />
1. Na pokrytie jednotkového bodu (1, 0, 0, 0) vyberieme prostý implikant xzu ale<br />
nevyberieme xyu . Potom bod (1, 0, 1, 0) musíme pokryť implikantom yz.<br />
INDF 1 (h) =Jadro(h) + xzu + yz.<br />
12
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
2. Na pokrytie jednotkového bodu (1, 0, 0, 0) vyberieme prostý implikant xyu ale<br />
nepoužijeme xzu . Potom bod (1, 1, 0, 0) musíme pokryť prostým implikantom xyz.<br />
Ostávajúci bod (1, 0, 1, 1) môžeme pokryť prostým implikantom yz alebo zu. Dostávame<br />
tak ďalšie dve INDF<br />
u<br />
u<br />
z<br />
z<br />
0 1 1 0<br />
0 1 1 0<br />
x<br />
x<br />
1 1 1 0<br />
1 1 1 0<br />
1 0 1 1<br />
1 0 1 1<br />
y<br />
y<br />
0 1 1 1<br />
0 1 1 1<br />
INDF 2 (h) =Jadro(h) + xyu + xyz + yz,<br />
INDF 3 (h) =Jadro(h) + xyu + xyz + zu.<br />
3. Na pokrytie jednotkového bodu (1, 0, 0, 0) vyberieme prostý implikant xzu aj xyu. Na<br />
u pokrytie posledného jednotkového bodu (1, 0, 1, 1) môz<br />
žeme použiť prostý implikant yz alebo zu. Dostali sme<br />
ďalšie dve INDF.<br />
0 1 1 0<br />
INDF 4 (h) =Jadro(h) + xzu + xyu + yz<br />
x<br />
1 1 1 0<br />
INDF 5 (h) =Jadro(h) + xzu + xyu + zu.<br />
1 0 1 1<br />
y<br />
MNKF(h) =INDF 1 (h) = xz + yu + xzu + yz.<br />
0 1 1 1<br />
Príklad 17. Nájdite všetky MNKF funkcie g(x, y, z, u) = xyz + xyu + yzu + xyz.<br />
Riešenie. Najprv nájdeme všetky MNDF funkcie g.<br />
u<br />
g _ z<br />
y<br />
x<br />
0 1 1 0<br />
1 1 1 0<br />
0 0 1 1<br />
1 0 0 1<br />
Jadro(g) = yz + xyu + xyz,<br />
INDF 1 (g) =Jadro(g) + xzu + yzu,<br />
INDF 2 (g) =Jadro(g) + xyu =MNDF(g).<br />
Potom<br />
,<br />
g(x, y, z, u) = g(x, y, z, u) = yz + xyu + xyz + xyu = (y + z)(x + y + u)(x + y<br />
MNKF(g) = (y + z)(x + y + u)(x + y + z)(x + y + u).<br />
13
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
2.2. Cvičenia<br />
Booleovské funkcie a výrazy<br />
1. Booleovskú funkciu určenú B-výrazom U(x, y, z)=(xz + yz) + xyz zapíšte pomocou<br />
tabuľky.<br />
2. Zistite, či sú B-výrazy U a V ekvivalentné.<br />
a) U(x, y)=xy + (x + y) , V(x, y)=xy + xy,<br />
b) U(x, y, z)=(x + y)(xz), V(x, y, z)=(xy) (xz),<br />
c) U(x, y, u, v)=xv + xy + xuv, V(x, y, u, v)=(x + v)(x + u)(x + y) ,<br />
d) U(x, y, z, u)=xu + xy + xzu, V(x, y, z, u)=(x + u)(x + z)(x + y + u) .<br />
3. Pomocou tabuľky ekvivalencií B-výrazov ukážte, že B-výrazy Ua V sú ekvivaletné.<br />
a) U(x, y, z)=x + y + y(x + z) , V(x, y, z)=z + xy,<br />
b) U(x, y, z)=(x + y)(xz), V(x, y, z)=(xy)(xz) ,<br />
c) U(x, y, z, u)=xu + xy + xzu, V(x, y, z, u)=(x + u)(x + z)(x + y + u) .<br />
4. Nájdite všetky jednotkové a nulové body funkcie g bez použitia tabuľky funkcie.<br />
a) g(x, y, z)=xz + xy + xyz,<br />
b) g(x, y, z)=(x + y)(x + z)z,<br />
c) g(x, y, z)=(x + y + z)(x + y)z .<br />
UNDF a UNKF B-výrazov a booleovských funkcií<br />
5. Aké je označenie elementárneho súčinového či súčtového člena<br />
a) xyz, x + y + z,<br />
b) xyzu, x + y + z + u<br />
c) xyzu, x + y + z + u.<br />
6. Ktorý elementárny súčtový či súčinový člen má označenie<br />
a) S 0 (x, y, z), T 0 (x, y, z) ,<br />
b) S 12 (x, y, z, u), T 12 (x, y, z, u)<br />
7. Nájdite UNDF a UNKF B-výrazu, či funkcie<br />
a) U(x, y, z)=(x + y) z +(x + z)y,<br />
b) V(x, y, z, u)=(x + y + u)(x + z + u)(x + z + u) ,<br />
c) g(x, y, z)=((xy + z) y + x(y + z))(xy + z)<br />
d) h(x, y, z, u)=xy + xyu + xyz + zu + zu.<br />
Normálna disjunktívna a konjunktívna forma<br />
B-výrazov a booleovských funkcií<br />
8. Nájdite jednu NDF (rôznu od UNDF) a jednu NKF (rôznu od UNKF) funkcie<br />
a) ,<br />
g(x, y, z)=(xz + yz)(xy + y)<br />
14
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
b) g(x, y, z)=(x + yz)+(x + y)z.<br />
9. U(x, y, z)=(x + y)(x + y + z)(y + z). Nájdite jednu NDF (rôznu od UNDF) B-výrazu U.<br />
10. V(x, y, z)=xz + xyz + y. Nájdite jednu NKF (rôznu od UNKF) B-výrazu V.<br />
Normálna disjunktívna a konjunktívna forma<br />
výrokových formúl<br />
11. Napíšte výrokovú formulu, ktorej pravdivostné ohodnotenie je reprezentované<br />
B-výrazom<br />
a) x + (y + z) (xz + yz) ,<br />
b) 1 $ xyz + 0 $ xz + 1 $ xyz,<br />
c) (0 + x + y)(1 + x + y)(0 + x + y + z) .<br />
12. Pomocou B-výrazu napíšte pravdivostné ohodnotenie výrokovej formuly a.<br />
a) a = p e q,<br />
b) a = (p e q) e r,<br />
c) a = p e (q e r) ,<br />
d) a = (p . q) e r,<br />
e) a = ((p - q) e r) - (p . r) .<br />
13. Nájdite UNDF a UNKF výrokovej formuly a.<br />
a) a = p e q,<br />
b) a = (p e q) g (q e p) ,<br />
c) a = ((p - q) . r) e (p - r) .<br />
14. Nájdite NDF a NKF (rôznu od UNDF resp. UNKF) výrokovej formuly b.<br />
a) b = (p e q) e (p e r) ,<br />
b) b = (p e q) g (p e r) ,<br />
c) b = ((p - q) . r) e (p - r) .<br />
15. Ukážte, že množina Q je USBF, ak<br />
a) Q ={+, },<br />
b) Q ={$, }.<br />
16. Funkciu g vyjadrite pomocou P 2 -výrazov.<br />
a) g(x, y, z)=(x + yz)(x + yz) ,<br />
b) g(x, y, z)=(x + y)(x + y + z) ,<br />
c) g(x, y, z)=yz + xyz.<br />
17. Funkciu g vyjadrite pomocou S 2 -výrazov.<br />
a) g(x, y, z)=(x + yz)(x + yz) ,<br />
Úplný systém booleovských funkcií<br />
15
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
b) g(x, y, z)=(x + y)(x + y + z) ,<br />
c) g(x, y, z)=yz + xyz.<br />
18. Funkciu g vyjadrite pomocou P-výrazov.<br />
a) g(x, y, z, u)=yu + xzu + xyzu,<br />
b) g(x, y, z, u)=(z + u)(y + z + u)(x + y + z + u) .<br />
19. Funkciu g vyjadrite pomocou S-výrazov.<br />
a) g(x, y, z, u)=yu + xzu + xyzu,<br />
b) g(x, y, z, u)=(z + u)(y + z + u)(x + y + z + u) .<br />
Kombinačné logické siete<br />
20. Nakreslite kombinačnú logickú sieť priradenú k B-výrazu<br />
a) U(x, y, z) = (x + y)z + (x + z)y,<br />
b) U(x, y, z) = ((xyz + z)y + x(y + z))(xy + z) ,<br />
c) U(x, y, z) = x + xy + xyz,<br />
d) U(x, y, z) = (x + y + z)(x + y)(y + z) .<br />
21. Nakreslite kombinačnú logickú sieť zostavenú len z 2-vstupových členov NOR (resp.<br />
NAND), ktorá realizuje funkciu<br />
a) f(x, y, z) = (x + y) z + (x + z)y,<br />
b) g(x, y, z) = x + xy + xyz,<br />
c) h(x, y, z) = (x + y + z)(x + y)(y + z) ,<br />
22. Nakreslite kombinačnú logickú sieť zostavenú len z 3-vstupových členov NOR (resp.<br />
NAND), ktorá realizuje funkciu<br />
a) f(x, y, z, u) = xz + xyzu<br />
b) g(x, y, z, u) = (y + z)(x + y + z + u)<br />
23. Nakreslite kombinačnú logickú sieť zostavenú len z členov NOR (resp. NAND) bez obmedzenia<br />
počtu vstupov, ktorá realizuje funkciu<br />
a) f(x, y, z, u) = xy + xyz + yzu + xyzu,<br />
b) g(x, y, z, u) = (y + u)(x + y + z)(x + y + z + u) .<br />
Booleovské funkcie f : B n t B m<br />
24. Napíšte booleovskú funkciu, ktorá by realizovala<br />
a) sčitovanie dvoch nezáporných celých čísel v dvojkovej sústave, z ktorých prvé je<br />
jednociferné a druhé dvojciferné,<br />
b) násobenie dvoch najviac dvojmiestnych nezáporných celých čísel v dvojkovej<br />
sústave,<br />
a zostavte k nej kombinačnú logickú sieť.<br />
25. Nakreslite kombinačnú logickú sieť dvojkového dekódera s dvomi adresovými vstupmi.<br />
16
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
26. Kombinačný logický obvod má dva vstupy a štyri výstupy. Keď vstup (x 1 , x 2 ) reprezentuje<br />
v binárnej sústave číslo k = x 1 2 1 + x 2 2 0 , nech výstup (z 1 , z 2 , z 3 , z 4 ) reprezentuje číslo<br />
3k = z 1 2 3 + z 2 2 2 + z 3 2 1 + z 4 2 0 . V tabuľkovej forme zapíšte logickú funkciu f : B 2 d B 4 ,<br />
ktorá prislúcha k tomuto obvodu. Navrhnite jej fyzikálnu realizáciu pomocou členov<br />
NAND.<br />
27. Nech A = a 1 a 0 , B = b 1 b 0 sú čísla v dvojkovej sústave ( a i , b i c 0, 1 ). Navrhnite kombinačnú<br />
logickú sieť, pomocou ktorej vieme rozhodnúť, či A = B, A < B alebo A > B.<br />
28. Zostrojte kombinačnú logickú sieť, ktorá má na vstupe dve n-tice núl a jednotiek<br />
a na výstupe 0, ak , a 1, ak .<br />
X = (x 1 , ¢, x n ), Y = (y 1 , ¢, y n ) X ! Y X= Y<br />
29. Nakreslite kombinačnú logickú sieť multiplexora s dvomi adresovými vstupmi.<br />
30. Pomocou multiplexora s dvomi adresovými vstupmi generujte funkciu<br />
a) g(x, y) = (((x o) o y) o (x o (y o))) o,<br />
b) g(x, y, z) = (x + yz)(xz + yz) .<br />
31. Pomocou multiplexora s tromi adresovými vstupmi generujte funkciu<br />
a) g(x, y, z) = (x + yz)(xz + yz) ,<br />
b) g(x, y, z, u) = 1 g v štvorici (x, y, z, u) sú aspoň tri jednotky.<br />
Karnaughova mapa<br />
32. Nakreslite Karnaughovu mapu booleovskej funkcie<br />
a) g(x, y) = xy + y,<br />
b) g(x, y) = (x + y)(x + y) ,<br />
c) g(x, y, z) = xy + xy + z,<br />
d) g(x, y, z, u) = ((((x m (y m) m u) m ((x m) m z)) m) m (y m z m (u m)) m (x m y)) ,<br />
e) g(x, y, z, u, v) = 1 g v pätici (x, y, z, u, v) je párny počet jednotiek.<br />
33. Funkcia f je určená normálnou disjunktívnou formou. Nakreslite Karnaughovu mapu pri-<br />
radenú k tejto NDF, ak<br />
a) f(x, y) = xy + x,<br />
b) f(x, y, z) = xyz + xy + yz,<br />
c) f(x, y, z, u) = xyzu + xyz + yz,<br />
d) f(x, y, z, u) = xz + z + xyu,<br />
e) f(x, y, z, u) = yz + yu + xzu,<br />
f) f(x, y, z, u, v) = xzu + xz + xyu + xyzv,<br />
g) f(x, y, z, u, v) = yz + xyv + xyzu.<br />
34. Pomocou Karnaughovej mapy nájdite NDF (rôznu od UNDF) funkcie g, ak<br />
a) J(g) = (0, 1, 0), (1, 1, 0), (0, 1, 1), (1, 1, 1) ,<br />
b) N(g) = (1, 0, 1, 0), (1, 1, 0, 0), (0, 0, 1, 1), (1, 1, 1, 1) ,<br />
c) g(x, y, z, u, v) = 1 g v pätici (x, y, z, u, v) je viac jednotiek ako núl.<br />
35. Pomocou Karnaughovej mapy nájdite NKF (rôznu od UNKF) funkcie g, ak<br />
17
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
a) g(x, y, z) = xyz + xy + yz,<br />
b) g(x, y, z, u) = xyzu + xyz + yz,<br />
c) g(x, y, z, u) = xz + z + xyu,<br />
d) g(x, y, z, u) = yz + yu + xzu,<br />
e) g(x, y, z, u, v) = xzu + xz + xyu + xyzv,<br />
f) g(x, y, z, u, v) = yz + xyv + xyzu.<br />
36. V automobile máme štyri nezávislé ovládacie prvky p, t, d, h. Tieto nám umožňujú zapnúť<br />
parkovacie svetlá P, tlmené svetlá T, diaľkové svetlá D, hmlové svetlá H. Platia tieto<br />
zásady: Pri zapojení hociktorého zo svetiel T, D, H musia byť zapojené aj P. Pri zapojení<br />
H musia byť zapojené aj T. Svetlá T a D nemôžu byť zapojené súčasne.<br />
Nájdite MNDF pre funkcie P, T, D, H premenných p, t, d, h. Navrhnite fyzikálnu realizáciu<br />
týchto funkcií pomocou členov NOR.<br />
Minimalizácia B-výrazov<br />
37. Nájdite SNDF a jadro funkcie g, ak<br />
a) g(x, y, z) = xz + yz + xyz + xz,<br />
b) g(x, y, z) = (x + y + z)(x + y + z) ,<br />
c) g(x, y, z, u) = xz + xyu + yzu + xyu + yzu,<br />
d) g(x, y, z, u) = (x + z + u)(y + z + u) ,<br />
e) g(x, y, z, u) = xz + yz + xzu + yzu + xyu,<br />
f) g(x, y, z, u, v) = (x + z + u + v)(y + z + u + v)(x + y + u)(x + y + z + v)(x + y + u + v) .<br />
38. Nájdite všetky INDF a MNDF funkcie g, ak<br />
a) g(x, y, z) = xz + yz + xyz + xz,<br />
b) g(x, y, z) = (x + y + z)(x + y + z) ,<br />
c) g(x, y, z, u) = xy + xy + xzu + yzu + xzu,<br />
d) g(x, y, z, u) = xy + zu + xyz + xzu + xzu,<br />
e) g(x, y, z, u) = xz + yu + xzu + xyu + xyu,<br />
f) g(x, y, z, u) = xz + xz + xyu + yzu + yzu,<br />
g) g(x, y, z, u) = yu + xz + yzu + xyz + xyz,<br />
h) g(x, y, z, u, v) = zuv + yzu + xzu + xzu + yzuv + xzuv.<br />
39. Nájdite všetky MNDF a MNKF funkcie g, ak<br />
a) g(x, y, z) = xy + xyz + xyz,<br />
b) g(x, y, z, u) = (x + y + z + u)(x + y + u)(x + y + z + u)(x + y + u) ,<br />
c) g(x, y, z, u) = yzu + xyu + xz + yzu + xyz,<br />
d) g(x, y, z, u) = xyzu + xzu + yzu + yzu + yzu<br />
e) g(x, y, z, u) = (x + z + u)(x + y + z + u)(x + z + u)(x + y + z + u) ,<br />
f) g(x, y, z, u, v) = xyz + yzu + xyu + xyz + xyv + xyzu,<br />
g) g(x, y, z, u, v) = (y + z + u + v)(z + u + v)(x + y + z + u + v)(y + z + u + v) .<br />
40. Nájdite MNDF a MNKF booleovskej funkcie g(x, y, z, u, v) = xz + yuv + yzuv + xyzuv a<br />
k tej z nich, ktorá má menej písmen nakreslite prislúchajúcu kombinačnú sieť.<br />
18
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
2.3. Výsledky<br />
2. a) nie. b) áno. c) nie. d) áno. 4. a) J(g)={(0, 0, 1), (0, 1, 1), (1, 1, 0), (1, 1, 1), (1, 0, 0)} .<br />
b) N(g)={(0, 1, 0), (0, 1, 1), (0, 0, 0), (0, 0, 1), (1, 0, 1), (1, 1, 1)} . c) J(g)= (1, 0, 1), (1, 1, 1),<br />
(0, 0, 1), (0, 1, 0) . 5. a) S 5 (x, y, z), T 2 (x, y, z) . b) S 13 (x, y, z, u), T 2 (x, y, z, u) . c) S 10 (x, y, z, u) ,<br />
T 5 (x, y, z, u) . 6. a) xyz, x + y + z. b) xyzu, x + y + z + u. 7. a) xyz + xyz + xyz, (x + y + z)<br />
(x + y + z)(x + y + z)(x + y + z)(x + y + z) . b) xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu +<br />
xyzu + xyzu + xyzu+xyzu , (x + y + z + u)(x + y + z + u)(x + y + z + u)(x + y + z + u)(x + y + z + u).<br />
c) xyz + xyz ++xyz + xyz, (x + y + z)(x + y + z)(x + y + z)(x + y + z) .<br />
d) xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu ++xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu + xyzu,<br />
(x + y + z + u)(x + y + z + u)(x + y + z + u)(x + y + z + u) . 8. a) napr. NDF (g)=xy + yz,<br />
NKF(g)=y(x + z) . b) napr. NDF(g) == xy + xz + xz + yz, NKF(g)=(x + z)(y + z) .<br />
9. napr. NDF(U)=xy + xyz + yz. 10. napr. NKF(V)=(x + z)(x + y + z)y.<br />
11. a) p - (q - r) . ((p . r) - (q . r)) . b) (p . q . r) - (p . q . r) . c) (p - q) . (p - q - r) .<br />
12. a) ph a (x, y) = x + y. b) xy + z. c) x + y + z. d) x + y + z . e) (x + y)z + xz. 13. a) UNDF (a) =<br />
= (p . q) - (p . q) - (p . q), UNKF (a) = p - q. b)<br />
UNDF (a) = (p . q) - (p . q), UNKF (a) == (p - q) . (p - q). c)<br />
UNDF (a) = (p . q . r) - (p . q . r), UNKF (a) = (p - q - r) .<br />
.(p - q - r) . (p - q - r) . (p - q - r) . (p - q - r) . (p - q - r) . 14. a) napr. NDF (b) =<br />
=NKF (b) = p - q. b)<br />
napr. NDF(b) = (p . r) - (p . q) - (p . q) - (q . r), NKF(b) = (p - q) ..(p - q - r). c)<br />
napr. NDF (b) = NKF (b) = p - p . 16. a) napr. (((x o) o (y o (z o))) o) o<br />
(x o ((y o) o (z o))) . b) napr. (x o (y o)) o ((x o) o ((y o z) o)) . c) napr. ((y o (z o)) o<br />
((((x o) o (y o)) o) o z)) o . 17. a) napr. ((x m ((y m) m z)) m) m ((x m) m (y m z)) m. b)<br />
napr. (((x m) m y) m (x m ((y m) m (z m)))) m . c) napr. ((y m) m z) m (((x m y) m) m z m)) .<br />
18. a) (((y o) o u) o (x o (z o) o (u o)) o ((x o) o y o z o (u o))) o.<br />
b) ((z o (u o)) o (y o (z o) o u) o ((x o) o (y o) o (z o) o (u o) .<br />
19. a) ((y m (u m)) m ((x m) m z m u) m (x(y m) m (z m) m u)) .<br />
b) (((z m) m u) m ((y m) m z m (u m)) m (x m y m z m u)) m. 24. a) súčtom čísel x, y 1 y 2 je<br />
najviac trojciferné číslo z 1 z 2 z 3 , kde z 1 = xy 1 y 2 , z 2 = xy 1 + xy 1<br />
y 2 + xy 1 y 2<br />
, z 3 = xy 2 + xy 2<br />
. b)<br />
súčinom čísel x 1 x 2 , y 1 y 2 je najviac štvorciferné číslo z 1 z 2 z 3 z 4 , kde z 1 = x 1 x 2 y 1 y 2 ,<br />
z 2 = x 1 x 2 y 1 + x 1 y 1 y 2<br />
, z 3 = x 1 x 2 y 1 + x 1 x 2 y 2 + x 1 y 1<br />
y 2 + x 2 y 1 y 2<br />
, z 4 = x 2 y 2 . 25. adresové vstupy:<br />
A, B, výstupy: s 0 , ¢, s 3 , pričom s i = S i (A, B) , kde S i (A, B) je i-tý elementárny súčinový<br />
člen. 26. f(x 1 , x 2 ) = (x 1 x 2 , x 1 x 2 , x 1 / x 2 , x 2 ). 34. a) napr. NDF (g) = y . b) napr. NDF(g) =<br />
= yz + xyu + yzu + zu + xy . c) napr. NDF(g) = zuv + xzu + xzv + xuv + xyz + xyu + xyv +<br />
+yzu + yuv + yzv . 35. a) napr. NKF (g) = (x + z)(y + z) . b) napr. NKF (g) = (z + u)(x + y)(x + z) .<br />
c) napr. NKF (g) = (x + y + z)(x + z + u) . d) napr. NKF (g) = (y + z)(z + u)(x + y + u) . e) napr.<br />
NKF (g) = (x + y + z)(x + z + u)(x + y + u)(x + z + v) . f) napr. NKF (y + z + u) . 37. a) SNDF<br />
(g) = xz + y + xz = Jadro(g) . b) SNDF (g) = xz + yz + xy + yz + xz + xy , Jadro (g) = 0. c) SNDF<br />
(g) = xz + xyu + yzu + yzu + xyu + xz + xyu + yzu + xyu + yzu,<br />
Jadro (g) = 0 . d) SNDF (g) = zu + zu + xz + xu + xy + yz + yu , Jadro (g) = zu + zu.<br />
e) SNDF (g) = xz + xy + xu + yz + xzu + xyu + yzu , Jadro (g) = yz + xu . f) Jadro (g) = xu + yv,<br />
SNDF (g) = xu + xyzv + yzuv + xzv + zuv + xyuv + xzuv + xyzu + xyz + yzu + yv. 38. a)<br />
xy + xz<br />
INDF (g) = xz + y + xz = MNDF(g) . b) INDF 1,2 (g) = xz + xy +<br />
,<br />
yz<br />
19
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
yz + xy<br />
INDF 3,4 (g) = yz + xy +<br />
, INDF 5 (g) = xz + yz + yz + xz,<br />
MNDF 1 (g) = xz + xy + yz<br />
xz<br />
MNDF 2 (g) = yz + xy + xz. c) Jadro(g) = xy + xy + zu,<br />
MNDF 1,2 (g) =INDF 1,2 (g) =Jadro(g) +<br />
xzu<br />
xzu<br />
+ . d) Jadro (g) = xy + xy + zu,<br />
INDF 1,2 (g) ==Jadro(g) + zy +<br />
yzu<br />
yzu<br />
INDF 3,4 (g) =Jadro(g) + xz +<br />
xzu<br />
yzu<br />
, každá INDF je aj MNDF. e) Jadro (g) = xz + xz + yu,<br />
xyu<br />
INDF 1,2 (g) =Jadro(g) + zu +<br />
, každá INDF<br />
yzu , INDF xyu<br />
3,4(g) =Jadro(g) ++xu +<br />
yzu<br />
xyu<br />
je aj MNDF. f) Jadro (g) = xz + xz, INDF 1,2 (g) =Jadro(g) ++zu + , INDF 3,4 (g) =<br />
yzu<br />
=Jadro(g) + xu +<br />
=Jadro(g) + zu +<br />
xyu<br />
yzu<br />
xzu<br />
xyz<br />
, každá INDF je aj MNDF. g) Jadro (g) = yu + yu + xz,<br />
INDF 1,2 (g) =<br />
, INDF 1,2 (g) =Jadro(g) ++yz +<br />
xzu<br />
xyz<br />
, každá INDF je aj MNDF.<br />
h) Jadro (g) = xzu + xu, INDF 1,2,3,4 (g) =Jadro(g) + zuv +<br />
yzu +<br />
yzuv<br />
xyuv + xyzv<br />
xyz +<br />
yzuv<br />
xyzv + xyuv<br />
,<br />
INDF 5,6,7,8 (g) =Jadro(g) + xzv ++<br />
yzu +<br />
yzuv<br />
xyuv + xyzv<br />
xyz +<br />
yzuv<br />
xyzv + xyuv<br />
, 39. a) MNDF (g) = xz ++yz,<br />
MNKF (g) = (x + z)(y + z) . b) MNDF (g) = xy + xu + xz , MNKF (g) = (x + u)(x + y + z) . c)<br />
MNDF (g) = yu + xz + zu + xyz,<br />
MNKF 1,2 (g) = (x + z + u)(x + z + u)(x + y + z)<br />
(x + y + u)<br />
(y + z + u)<br />
d) MNDF (g) = xy + xzu + yzu + yzu + yzu , MNKF(g) = (x + z + u)(x + y + z + u)(y + z + u)<br />
xy + yzu + xzu<br />
yzu + xyz<br />
(y + z + u) . e) MNDF 1,2,3 (g) = xz +<br />
, MNKF (g) = (x + z)<br />
xu +<br />
xyz<br />
xzu +<br />
yzu<br />
(x + y + u)(x + y + z + u) . f) MNDF 1,2 (g) = yz + yzu + xzu +<br />
xzv<br />
xyv<br />
, MNKF(g) = (y + z + u)<br />
(y + z + v)(x + y + z)(x + z + u) . g) MNDF 1,2 (g) = u + yv + yzv +<br />
xzv<br />
xyz<br />
, MNKF(g) =<br />
= (y + z + u)(y + u + v)(x + y + u + v) . 40. MNDF(g) = xz + zuv + yuv + xyu,<br />
MNKF(g) =<br />
= (z + u)(x + u)(x + v)(y + z).<br />
20
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
3.1. Riešené príklady<br />
3. Konečné automaty<br />
Príklad 1. Zariadenie používa vstupnú abecedu X = a, b a výstupnú abecedu Z = 0, 1 .<br />
Pri vstupe b, ak predchádzajúce dva vstupy boli a, b (v tomto poradí) je výstup 1. V ostatných<br />
prípadoch je výstup 0 (napr.<br />
pri vstupe b a b b b a a b b a<br />
). Opíšte zariadenie ako<br />
výstup je 0 0 1 0 0 0 0 1 0<br />
automat.<br />
Riešenie. Zariadenie opíšeme ako automat , kde X = a, b , Z = 0, 1 . S = s a , s ab , s b ,<br />
pričom automat prejde do stavu:<br />
s a vždy po vstupe písmena a,<br />
s ab po vstupe písmena b, ak predchádzajúci vstup bol a,<br />
s b po vstupe písmena b, ak predchádzajúci vstup nebol a.<br />
Graf automatu A:<br />
a/0<br />
s a<br />
a/0<br />
b/0<br />
b/0<br />
a/0<br />
s b<br />
sab<br />
b/1<br />
Tabuľka automatu A:<br />
a b<br />
s a s a / 0 s ab / 0<br />
s b s a / 0 s b / 0<br />
s ab s a /0 s b / 1<br />
Príklad 2. Nájdite ekvivalentné stavy automatu A a zostavte tabuľku k nemu redukovaného<br />
automatu , ak automat A je daný tabuľkou<br />
A R<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
a<br />
1/0<br />
4/1<br />
7/0<br />
3/1<br />
8/0<br />
7/0<br />
3/1<br />
6/1<br />
3/1<br />
b<br />
2/0<br />
9/0<br />
9/0<br />
3/0<br />
4/0<br />
4/0<br />
4/1<br />
9/1<br />
6/0<br />
Riešenie. Priamo z tabuľky vidieť, že E 1 = 1, 3, 5, 6 , 2, 4, 9 , 7, 8<br />
zistiť, či<br />
. Teraz potrebujeme<br />
21
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
1 E 2 3, 3 E 2 5, 5 E 2 6 2E 2 4, 4 E 2 9,<br />
7E 2 8<br />
1 E 2 5, 3 E 2 6, 2 E 2 9,<br />
1 E 2 6,<br />
(1, a) = 1, (3, a) = 7, 1 E/ 1 7 e 1 E/ 2 3,<br />
(1, a) = 1, (5, a) = 8, 1 E/ 1 8 e 1 E/ 2 5,<br />
(1, a) = 1, (6, a) = 7, 1 E/ 1 7 e 1 E/ 2 7,<br />
(3, a) = 7, (5, a) = 8, 7 E 1 8, (3, b) = 9, (5, b) = 4, 9 E 1 4, e 3 E 2 5,<br />
(3, a) = 7, (6, a) = 7, 7 E 1 7, (3, b) = 9, (6, b) = 4, 9 E 1 4, e 3 E 2 6<br />
5 E 2 3, 3 E 2 6 e 5 E 2 6,<br />
Ďalej uvádzame už len výsledky:<br />
2 E/ 2 4, 2 E/ 2 9, 4 E 2 9, 7 E 2 8.<br />
Teda<br />
E 2 = 1 , 3, 5, 6 , 2 , 4, 9 , 7, 8<br />
Teraz zisťujeme či platí: 3 E 3 5, 3 E 3 6, 5 E 3 6, 4 E 3 9, 7 E 3 8.<br />
(3, a) = 7, (5, a) = 8, 7 E 2 8, (3, b) = 9, (5, b) = 4, 9 E 2 4, e 3 E 3 5,<br />
(3, a) = 7, (6, a) = 7, 7 E 2 7, (3, b) = 9, (6, b) = 4, 9 E 2 4, e 3 E 3 6,<br />
5 E 3 3, 3 E 3 6 e 5 E 3 6,<br />
(4, a) = 3, (9, a) = 3, 3 E 2 3, (4, b) = 3, (9, b) = 6, 3 E 2 6, e 4 E 3 9,<br />
(7, a) = 3, (8, a) = 6, 3 E 2 6, (7, b) = 4, (8, b) = 9, 4 E 2 9, e 7 E 3 8.<br />
E 3 = E 2 = E = 1 , 3, 5, 6 , 2 , 4, 9 , 7, 8<br />
R<br />
Označme s 1 = 1 , s 2 = 3, 5, 6 , s 3 = 2 , s 4 = 4, 9 , s 5 = 7, 8 . Potom redukovaný<br />
automat A je daný tabuľkou<br />
a b<br />
s 1 s 1 /0 s 3 /0<br />
s 2 s 5 /0 s 4 /0<br />
s 3 s 4 /1 s 4 /0<br />
s 4 s 2 /1 s 2 /0<br />
s 5 s 2 /1 /1<br />
s 4<br />
.<br />
.<br />
Príklad 3. Nájdite ekvivalentné stavy medzi automatmi<br />
ekvivalentné<br />
A, B. Sú tieto automaty<br />
A a b<br />
B a b<br />
s 1 s 2 /0 s 3 /1<br />
t 1 t 3 /1 t 2 /0<br />
s 2 s 1 /1 s 3 /0<br />
t 2 t 1 /0 t 2 /1<br />
s 3 s 2 /0 s 1 /1<br />
t 3 t 1 /1 t 2 /0<br />
s 4 s 4 /0 s 1 /1<br />
Riešenie. Vytvoríme nový automat A 4 B - zjednotenie automatov A, B a v ňom nájdeme<br />
ekvivalentné stavy.<br />
22
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
A 4 B a b<br />
s 1 s 2 /0 s 3 /1<br />
s 2 s 1 /1 s 3 /0<br />
s 3 s 2 /0 s 1 /1<br />
s 4 s 4 /0 s 1 /1<br />
t 1 t 2 /1 t 2 /0<br />
t 2 t 1 /0 t 2 /1<br />
t 3 t 1 /1 t 2 /0<br />
E 1 = s 1 , s 3 , s 4 , t 2 , s 2 , t 1 , t 3<br />
s 1 E 2 s 3 „ s 1 E/ 2 s 4 s 1 E 2 t 2 „ s 3 E/ 2 s 4<br />
s 3 E 2 t 2 „ s 4 E/ 2 t 2<br />
s 2 E 2 t 1 „ s 2 E/ 2 t 3 t 1 E/ 2 t 3<br />
E 2 = s 1 , s 3 , t 2 , s 4 , s 2 , t 1 , t 3<br />
s 1 E 3 s 3 „ s 1 E 3 t 2 „ s 3 E 3 t 2 „ s 2 E 3 t 1 „<br />
E 3 = E 2 = E = s 1 , s 3 , t 2 , s 4 , s 2 , t 1 , t 3<br />
Zistili sme, že s 1 i s 3 i t 2 , s 2 i t 1 . Automaty A, B nie sú ekvivalentné, lebo napríklad k<br />
stavu s 4 automatu Aneexistuje ekvivalentný stav v automate B.<br />
3.2.Cvičenia<br />
1. Navrhnite tabuľkou Mealyho automat A = (S, X, Z, , ) , v ktorom X = 3, Z = 3, S = 3<br />
a nakreslite jeho graf.<br />
2. Navrhnite tabuľkou Moorov automat A = (S, X, Z, , ) , v ktorom X = 3, Z = 2, S = 4 a<br />
nakreslite jeho graf.<br />
3. Zariadenie používa vstupnú abecedu X = a, b a výstupnú abecedu Z = 0, 1 . Výstup je<br />
1 práve vtedy, keď na vstupe boli za sebou písmená bab. Popíšte zariadenie ako automat.<br />
4. Popíšte automat so vstupnou abecedou X = 1, 2, 3 a výstupnou Z = 0, 1 , ak výstup<br />
z(t) = 1 práve vtedy, keď pre vstupy platí x(t − 2) + x(t − 1) > 2 x(t) (+ je obvyklé sčitova-<br />
nie v množine reálnych čísel).<br />
5. Zariadenie má vstupnú abecedu X = 0, 1 a výstupnú abecedu Z = 0, 1 . Výstup z(t) = 1<br />
práve vtedy, keď pre vstup platí x(t) = x(t − 2), (t m 3) . Opíšte toto zariadenie ako<br />
automat.<br />
6. Popíšte automat A = (S, X, Z, , ) , ak X = a, b , Z = 0, 1 . Výstup je 1, vždy keď na<br />
vstupe je v poradí štvrté b (nemusia ísť za sebou), ináč je výstup 0.<br />
7. Popíšte ako automat zariadenie, ktorého vstupná abeceda je X = a, b , výstupná<br />
Z = 0, 1 a na výstupe sa objaví 1 práve vtedy, keď sa na vstupe nachádza štvrté a<br />
v bloku písmen a idúcich za sebou (počítadlo blokov dĺžky 4). V opačnom prípade je<br />
výstup 0.<br />
8. Hádžem mincou. Vyhrám 1 Sk za každé druhé písmo a za hlavu, keď pred ňou bola hlava<br />
(ináč nevyhrávam). Popíšte automat, ktorý bude hlásiť moju výhru (výstup je 1 práve<br />
vtedy, keď vyhrávam).<br />
23
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
9. Chceme čítať slovenský text (26 základných písmen plus medzera medzi slovami).<br />
Navrhnite zariadenie, ktoré bude indikovať prítomnosť slova začínajúceho na t a končiaceho<br />
na r. Popíšte to zariadenie ako automat.<br />
10. Daný je Mealyho automat tabuľkou. Zistite, či k nemu existuje silno ekvivalentný<br />
Moorov automat. Ak existuje, popíšte ho tabuľkou.<br />
a)<br />
a b a b<br />
s 0 s 1 s 1 0 1<br />
s 1 s 0 s 2 1 0<br />
s 2 s 2 s 1 0 1<br />
b)<br />
a b a b<br />
s 0 s 1 s 1 1 1<br />
s 1 s 0 s 2 1 0<br />
s 2 0 1<br />
s 2<br />
s 1<br />
11. Automat A je daný tabuľkou. Nakreslite graf automatu A a vypočítajte (s, w), (s, w) , ak<br />
a) s = 3, w = aababbba<br />
a b<br />
1 3/1 1/0<br />
2 4/0 3/1<br />
3 4/0 3/0<br />
4 2/1 2/0<br />
b) s = 4, w = abbcbaac<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
a<br />
3<br />
1<br />
4<br />
1<br />
b<br />
2<br />
4<br />
1<br />
3<br />
c<br />
4<br />
2<br />
3<br />
2<br />
<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
12. Zariadenie má tri vstupné znaky 0, 1, Q. Na „otázku“ Q vloženú na vstup odpovedá, či<br />
počet doteraz vyslaných jednotiek bol párny alebo nepárny. Popíšte toto zariadenie ako<br />
neúplne špecifikovaný automat.<br />
13. Nájdite ekvivalentné stavy automatu A daného tabuľkou<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
x<br />
2/0<br />
3/1<br />
5/0<br />
2/0<br />
1/1<br />
5/0<br />
y<br />
3/0<br />
6/1<br />
1/0<br />
4/0<br />
6/1<br />
2/0<br />
24
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
14. Nájdite ekvivalentné stavy automatu A daného tabuľkou<br />
x y<br />
1 2/1 6/1<br />
2 1/0 5/0<br />
3 6/1 2/1<br />
4 2/0 7/0<br />
5 6/0 7/0<br />
6 3/0 4/0<br />
7 5/0 7/0<br />
15. Nájdite ekvivalentné stavy automatu A daného tabuľkou<br />
0<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
x<br />
0/0<br />
0/0<br />
5/0<br />
3/0<br />
7/0<br />
7/0<br />
7/1<br />
3/0<br />
7/1<br />
1/0<br />
y<br />
1/0<br />
1/0<br />
5/1<br />
5/1<br />
8/0<br />
2/1<br />
8/1<br />
5/1<br />
8/1<br />
4/0<br />
z<br />
2/0<br />
3/0<br />
6/0<br />
8/0<br />
9/0<br />
8/0<br />
0/1<br />
8/0<br />
9/1<br />
3/0<br />
16. Automat A je daný tabuľkou:<br />
a) b)<br />
x y<br />
s 1 s 3 /0 s 2 /1<br />
s 2 s 3 /0 s 2 /1<br />
s 3 s 4 /1 s 1 /0<br />
s 4 s 4 /1 s 1 /0<br />
Nájdite k nemu redukovaný automat A R .<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
a<br />
2<br />
2<br />
5<br />
6<br />
5<br />
6<br />
1<br />
b<br />
7<br />
7<br />
4<br />
3<br />
3<br />
4<br />
7<br />
a<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
1<br />
0<br />
b<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
17. Nájdite redukovaný automat automatu A z príkladov 13, 14 a 15.<br />
18. Zistite, ktoré stavy automatov A, B sú ekvivalentné. Sú automaty A, B ekvivalentné<br />
A x y B x y<br />
s 1 s 2 /0 s 3 /1 t 1 t 1 /0 t 2 /1<br />
s 2 s 1 /0 s 4 /1 t 2 t 3 /1 t 1 /0<br />
s 3 s 3 /1 s 1 /0 t 3 t 3 /1 t 1 /0<br />
s 4 s 4 /1 s 2 /0<br />
t 1 /0 t 1 /1<br />
t 4<br />
25
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
19. Množina stavov automatu A 1 je S = s 1 , s 2 , s 3 , s 4 a automatu A 2 je T = t 1 , t 2 , t 3 , t 4 .<br />
Oba automaty majú vstupnú abecedu X = x a výstupnú abecedu Z = 0, 1 . Funkcie a<br />
sú dané tabuľkami<br />
x x<br />
s 1 s 1 0<br />
s 2 s 1 1<br />
s 3 s 3 1<br />
s 4 1<br />
s 3<br />
x x<br />
t 1 t 2 0<br />
t 2 t 2 0<br />
t 3 t 1 1<br />
t 4 1<br />
t 4<br />
Sú A 1 , A 2 ekvivalentné<br />
20. Automaty A a B sú dané tabuľkami:<br />
A x 1 x 2<br />
s 1 s 2 /0 s 3 /1<br />
s 2 s 1 /0 s 3 /1<br />
s 3 s 3 /1 s 1 /0<br />
B x 1 x 2<br />
t 1 t 1 /0 t 2 /1<br />
t 2 t 3 /1 t 1 /0<br />
t 3 t 3 /1 t 2 /0<br />
Vyšetrite, či automaty A a B sú ekvivalentné.<br />
3.3.Výsledky<br />
a b c<br />
a b <br />
s 1 s 2 /1 s 1 /1 s 2 /3<br />
s 0 s 1 s 1 1<br />
s 2 s 3 /2 s 2 /3 s 3 /1<br />
s 1 s 0 s 2 1<br />
1. napr. s 3 s 2 /1 s 3 /2 s 1 /3 10. a) nie. b) áno s 2 s 2 s 1 0 11. a)<br />
(s, w) = 4, (s, w) = 01100100. b) (s, w) = 3, (s, w) = 01010011. 13. E = {1, 3, 4},<br />
{6}, {2, 5} . 14. E = 1, 3 , 2, 6 , 4, 5 , 7 . 15. E = 0 , 1 , 9 , 4 , 2 , 3, 7 ,<br />
5 , 8 , 6 . 18. s 1 i s 2 i t 1 , s 3 i s 4 i t 2 i t 3 ; automaty nie sú ekvivalentné. 19. áno.<br />
20. nie.<br />
4. Fyzikálna realizácia automatov<br />
4.1. Riešené príklady<br />
Príklad 1. Vytvorte dvojkový automat, ktorý pokrýva automat<br />
tabuľkou<br />
a b c<br />
p q/u r/u q/v<br />
q p/u q/v r/u<br />
r p/v r/u p/u<br />
A = (S, X, Z, , )<br />
daný<br />
Budiace funkcie a výstupnú funkciu vyjadrite pomocou B-výrazov.<br />
Riešenie. Najprv vytvoríme k automatu A kódový ekvivalent A B . Zakódujme stavy, vstupy a<br />
výstupy automatu A napr. pomocou zobrazení<br />
26
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
f : S t B 2 , f(p) = (0, 0), f(q) = (0, 1), f(r) = (1, 0),<br />
g : X t B 2 , g(a) = (0, 0), g(b) = (1, 0), g(c) = (1, 1),<br />
h : Z t B, h(u) = 0, h(v) = 1,<br />
čo môžeme znázorniť pomocou Karnaughových máp:<br />
y 2 x 2<br />
p q<br />
a<br />
y 1<br />
r x 1<br />
b c z<br />
u<br />
v<br />
Pri tejto voľbe kódovým ekvivalentom automatu A je automat A B = ( f(S), g(X), h(Z), B , B ),<br />
kde<br />
f(S) = (0, 0), (0, 1), (1, 0) , g(X) = (0, 0), (1, 0), (1, 1) , h(Z) = 0, 1 a funkcie B , B sú<br />
určené tabuľkou<br />
A B<br />
(0, 0)<br />
(0, 1)<br />
(1, 0)<br />
(0, 0)<br />
(0, 1)/0<br />
(0, 0)/0<br />
(0, 0)/1<br />
(1, 0)<br />
(1, 0)/0<br />
(0, 1)/1<br />
(1, 0)/0<br />
(1, 1)<br />
(0, 1)/1<br />
(1, 0)/0<br />
(0, 0)/0<br />
Automat rozšírime na dvojkový neúplne špecifikovaný automat A B = B 2 , B 2 , B, B , B ,<br />
ktorý pokrýva automat :<br />
A B<br />
(0, 0)<br />
(0, 1)<br />
(1, 0)<br />
(1, 1)<br />
(0, 0)<br />
(0, 1)/0<br />
(0, 0)/0<br />
(0, 0)/1<br />
− / −<br />
(1, 0)<br />
(1, 0)/0<br />
(0, 1)/1<br />
(1, 0)/0<br />
− / −<br />
(1, 1)<br />
(0, 1)/1<br />
(1, 0)/0<br />
(0, 0)/0<br />
− / −<br />
(0, 1)<br />
− / −<br />
− / −<br />
− / −<br />
− / −<br />
Budiace funkcie a výstupnú funkciu vyjadríme pomocou Karnaughovej mapy:<br />
x<br />
x<br />
Y 1 2<br />
x<br />
x<br />
1 Y 1 2<br />
x<br />
x<br />
2 z 1 2<br />
0 1 0 –<br />
1 0 1 –<br />
0 0 1 –<br />
y y y 1 0 1 0 –<br />
1 0 0 0 –<br />
1 1 0 0 –<br />
y<br />
– – – –<br />
y<br />
– – – –<br />
y<br />
– – – –<br />
2 2 2<br />
0 0 1 –<br />
0 1 0 –<br />
0 1 0 –<br />
Nedefinované hodnoty dourčíme tak, aby sme minimalizovali DNF týchto funkcií:<br />
27
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
x<br />
x<br />
Y 1 2<br />
x<br />
x<br />
1 Y 1 2<br />
x<br />
x<br />
2 z 1 2<br />
0 1 0 0<br />
1 0 1 1<br />
0 0 1 1<br />
y y y 1 0 1 0 0<br />
1 0 0 0 0<br />
1 1 0 0 1<br />
y<br />
0 0 1 1<br />
y<br />
0 1 0 0<br />
y<br />
1 1 0 1<br />
2 2 2<br />
0 0 1 1<br />
0 1 0 0<br />
0 1 0 0<br />
Y 1 = x 1 x 2 y 2<br />
+ x 2 y 2 , Y 2 = x 1 y 1<br />
y 2<br />
+ x 2 y 1<br />
y 2<br />
+ x 1 x 2 y 2 , z = x 2 y 1<br />
y 2<br />
+ x 1 y 1 + x 1 x 2 y 2<br />
Príklad 2. Kódový ekvivalent A B automatu A je určený tabuľkou<br />
A B<br />
(0, 0)<br />
(1, 0)<br />
(1, 1)<br />
0<br />
(1, 0)/1<br />
(0, 0)/1<br />
(1, 1)/0<br />
1<br />
(1, 1)/0<br />
(1, 0)/0<br />
(0, 0)/1<br />
Navrhnite fyzikálnu realizáciu automatu A pomocou synchrónnych JK-preklápacích<br />
obvodov.<br />
Riešenie. Dvojkový automat pokrývajúci automat A:<br />
A B<br />
(0, 0)<br />
(1, 0)<br />
(1, 1)<br />
(0, 1)<br />
A B<br />
0<br />
(1, 0)/1<br />
(0, 0)/1<br />
(1, 1)/0<br />
− / −<br />
1<br />
(1, 1)/0<br />
(1, 0)/0<br />
(0, 0)/1<br />
− / −<br />
Budiace funkcie a výstupná funkcia automatu A B :<br />
Y 1<br />
x Y 2<br />
x z x<br />
1 1<br />
0 1<br />
1 0<br />
y 1 0 1 y 1 0 0 y 1 1 0<br />
1 0<br />
1 0<br />
0 1<br />
y y y 2 2 2<br />
– –<br />
– –<br />
– –<br />
z<br />
y 2<br />
y 1<br />
x<br />
1 0<br />
1 0<br />
0 1<br />
0 1<br />
z = xy 2<br />
+ xy 2<br />
Nedefinované hodnoty budiacich funkcií zatiaľ nešpecifikujeme, urobíme tak pri zostavovaní<br />
vstupov JK-preklápacích obvodov, ktoré generujú tieto budiace funkcie. Uvedomme si, že na<br />
dosiahnutie prechodu y i d Y i musíme nastaviť vstupy J i a K i podľa tejto tabuľky<br />
J i K i<br />
y i<br />
Yi<br />
–<br />
–<br />
Y – i<br />
Karnaughove mapy pre vstupy JK-preklápacích obvodov sú potom takéto:<br />
28
Príklady z Logických systémov<br />
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
J 1<br />
x K x 1 J x<br />
2<br />
K 2<br />
y 1<br />
y 1<br />
y y 2 2<br />
x<br />
1 1<br />
– –<br />
0 1<br />
– –<br />
y 2<br />
y 1<br />
– –<br />
– –<br />
– –<br />
1 0<br />
0 1<br />
– –<br />
0 0<br />
– –<br />
– –<br />
y 2<br />
y 1<br />
– –<br />
0 1<br />
– –<br />
Dodefinujeme nedefinované hodnoty tak, aby sme minimalizovali DNF týchto funkcií.<br />
J 1<br />
x K x 1 J x<br />
2<br />
K 2<br />
y 1<br />
y 1<br />
y y 2 2<br />
x<br />
1 1<br />
1 0<br />
0 1<br />
0 1<br />
y 2<br />
y 1<br />
1 1<br />
1 1<br />
1 1<br />
1 0<br />
0 1<br />
0 1<br />
0 0<br />
0 0<br />
0 1<br />
y 2<br />
y 1<br />
0 1<br />
0 1<br />
0 1<br />
J 1 = 1, K 1 = xy 2<br />
+ xy 2 , J 2 = xy 1<br />
,<br />
K 2 = x<br />
1<br />
x<br />
&<br />
&<br />
1 z<br />
1<br />
&<br />
1<br />
J<br />
K<br />
C<br />
T<br />
y 1<br />
y 2<br />
–<br />
y 1<br />
&<br />
&<br />
J<br />
T<br />
y 2<br />
K<br />
–<br />
C<br />
h<br />
4.2. Cvičenia<br />
1. Navrhnite fyzikálnu realizáciu automatu daného tabuľkou pomocou synchrónnych SR<br />
preklápacích obvodov.<br />
29
RNDr. Peter Kaprálik, PhD.<br />
Príklady z Logických systémov<br />
A<br />
B<br />
C<br />
a<br />
C<br />
B<br />
A<br />
b<br />
A<br />
C<br />
B<br />
c<br />
B<br />
A<br />
A<br />
<br />
1<br />
1<br />
0<br />
2. Navrhnite fyzikálnu realizáciu automatu daného tabuľkou<br />
a b c<br />
1 1/0 2/0 1/1<br />
2 2/0 3/0 1/0<br />
3 3/0 3/0 1/0<br />
pomocou synchrónnych JK - preklápacích obvodov.<br />
d<br />
1/0<br />
1/1<br />
1/0<br />
3. Navrhnite fyzikálnu realizáciu automatov z príkladov 3 až 8 pomocou synchrónnych<br />
preklápacích obvodov.<br />
4.3.Výsledky<br />
30