3.1: Polinomios booleanos
- Page ID
- 118436
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)Podemos proceder más algebraicamente asignando valor\(0\) para representar falso y valor\(1\) para representar verdadero.
Comparando las dos tablas siguientes, vemos que la multiplicación booleana es equivalente a la conjunción lógica.
| \(x\) | \(y\) | \(x y\) |
| \(1\) | \(1\) | \(1\) |
| \(1\) | \(0\) | \(0\) |
| \(0\) | \(1\) | \(0\) |
| \(0\) | \(0\) | \(0\) |
| \(p\) | \(q\) | \(p \land q\) |
| \(T\) | \(T\) | \(T\) |
| \(T\) | \(F\) | \(F\) |
| \(F\) | \(T\) | \(F\) |
| \(F\) | \(F\) | \(F\) |
Comparando las dos tablas siguientes, vemos que la adición booleana es equivalente a exclusiva o.
- Aritmética booleana
-
Observe que en la primera fila para la suma booleana, usamos la\(2\) aritmética mod para definir\(1+1 = 0\text{.}\)
| \(x\) | \(y\) | \(x + y\) |
| \(1\) | \(1\) | \(0\) |
| \(1\) | \(0\) | \(1\) |
| \(0\) | \(1\) | \(1\) |
| \(0\) | \(0\) | \(0\) |
| \(p\) | \(q\) | \(\neg (p \leftrightarrow q)\) |
| \(T\) | \(T\) | \(F\) |
| \(T\) | \(F\) | \(T\) |
| \(F\) | \(T\) | \(T\) |
| \(F\) | \(F\) | \(F\) |
En la aritmética booleana podemos realizar disyunción combinando tanto la suma como la multiplicación.
| \(x\) | \(y\) | \(x + y + x y\) |
| \(1\) | \(1\) | \(1\) |
| \(1\) | \(0\) | \(1\) |
| \(0\) | \(1\) | \(1\) |
| \(0\) | \(0\) | \(0\) |
| \(p\) | \(q\) | \(p \lor q\) |
| \(T\) | \(T\) | \(T\) |
| \(T\) | \(F\) | \(T\) |
| \(F\) | \(T\) | \(T\) |
| \(F\) | \(F\) | \(F\) |
En álgebra booleana, la negación es solo cuestión de cambiar un valor al siguiente.
| \(x\) | \(x + 1\) |
| \(1\) | \(0\) |
| \(0\) | \(1\) |
| \(p\) | \(\neg p\) |
| \(T\) | \(F\) |
| \(F\) | \(T\) |
Para la notación, tomamos prestados símbolos\(\land \) y\(\lor\) de la lógica, pero agregamos nueva notación de negación.
\(x'\)Negación booleana
Con esta configuración de notación, tenemos
una expresión que involucra variables\(x_1, x_2, \ldots, x_m\) que representan valores booleanos y operaciones escritas\(\land , \lor, '\text{,}\) a menudo en notación de funciones
Cada polinomio booleano puede interpretarse como una declaración lógica.
Hay dos polinomios booleanos constantes especiales, el polinomio cero y el polinomio unitario:
Los polinomios booleanos\(p(x,y) = x' \lor y\) y\(q(x,y) = (x \land y')'\) tienen la misma tabla de verdad.
| \(x\) | \(y\) | \(x'\) | \(p(x,y)\) | \(y'\) | \(x \land y'\) | \(q(x,y)\) |
| \(1\) | \(1\) | \(0\) | \(1\) | \(0\) | \(0\) | \(1\) |
| \(1\) | \(0\) | \(0\) | \(0\) | \(1\) | \(1\) | \(0\) |
| \(0\) | \(1\) | \(1\) | \(1\) | \(0\) | \(0\) | \(1\) |
| \(0\) | \(0\) | \(1\) | \(1\) | \(1\) | \(0\) | \(1\) |
Usando nuestro conocimiento de equivalencia lógica, vemos que las tablas de verdad son las mismas porque como declaraciones lógicas,\(p\) y\(q\) son equivalentes por DeMorgan.
Polinomios booleanos que representan sentencias lógicas equivalentes
Los polinomios\(p,q\) son equivalentes si y sólo si tienen la misma tabla de verdad.