[예습] Propositional Logic

2 분 소요

Logic (Logic System)

  • Syntax(구조): symbolic structure of the statements
  • Semantics(의미): a mapping from symbolic structures to things that the logic system concerns

Propositional Logic

Proposition(명제): declarative sentence (Only True or False)

  • 1+1=2 (T)
  • Toronto is the capital of Canada (F)
  • 1 + 2 + 3
  • x + 1 = 2

Positional Variable: a symbol that represents a propositional statement

  • p, q, r, s⋅⋅⋅

Atomic Proposition: one that cannot be expressed in term of simpler terms

  • T: True
  • F: False

Compound Proposition: one or more propositions + logical operators

  • Logical Operator
    • Negation(NOT)
      • ¬p
      • p ¬p
        T F
        F T
    • Conjunction(AND)
      • p q
      • p q p ∧ q
        T T T
        T F F
        F T F
        F F F
    • Disjunction(OR)
      • p q
      • p q p ∨ q
        T T T
        T F T
        F T T
        F F F
    • Exclusive-Or(XOR)
      • p q
      • p q p ⊕ q
        T T F
        T F T
        F T T
        F F F
      • T가 하나만
    • Implication(IMPLIES)
      • (Conditional Statement)
      • p q
      • p q p → q
        T T T
        T F F
        F T T
        F F T
      • p(약속, hypothesis), q(약속을 지키는 거, conclusion)
      • “if p, then q”, “p implies q”, “p only if q” “q when p”, “q if p”
      • q는 p의 필요조건
      • p는 q의 충분조건
      • Converse(역): q → p
      • Inverse(이): ¬p → ¬q
      • Contrapositive(대우): ¬q → ¬p
    • Biconditional(IFF)
      • p q
      • p q p ↔ q
        T T T
        T F F
        F T F
        F F T
      • 필요 충분 조건

Equivalent Propositions

  • If two propositions always the same truth value -> Equivalent
  • p → q ≡ ¬q → ¬p(contrapositive)
  • p → q ≡ ¬p ∨ q (truth table)

Precedence of Logical Operators

  1. ¬ (Negation)
  2. ∧ (Conjunction)
  3. ∨ (Disjunction)
  4. → (Implication)
  5. ↔ (Biconditional)

Propositional Equivalences

  • Tautology(동어반복)
    • always True
    • Ex) p ∨ ¬p
  • Contradiction(모순)
    • always False
    • Ex) p ∧ ¬p
  • Contingency(우연)
    • not tautology ∧ not contradiction

  • propositional+logic
  • De Morgan’s law: ¬(p ∧ q) ≡ ¬p ∨ ¬q, ¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
  • Negation Laws: p ∨ ¬q ≡ T, p ∧ ¬p ≡ F
  • Absorption Laws: p ∨ (p ∧ q) ≡ p, p ∧ (p ∨ q) ≡ p

Propositional Satisfiability

  • Satisfiable Proposition: 적어도 하나의 case가 True
  • Unsatisfiable Proposition: All case is False -> Contradiction(모순)
  • Valid Proposition: 모든 결과가 True -> Tautology

Notation

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p1 ∨ p2 ∨ … pn

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p1 ∧ p2 ∧ … pn


N-Queen Problem

  • Place N Queens on a NxN grid
  • Don’t place two Queens on the same vertical, horizontal or diagonal line
  • Proposition p𝑖,𝑗: i행, j열에 있는 퀸
    • Queen이 있으면 True, 없으면 False
  • Algorithm
    𝑄 = 𝑄1 ∧ 𝑄2 ∧ 𝑄3 ∧ 𝑄4 ∧ 𝑄5
    1. 모든 행은 최소 한개의 퀸을 포함
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      • OR operator: 한 row에 어디든 하나만 존재(위치 상관x)
        나머지 퀸이 없어도(F) 퀸이 하나라도 있으면(T) = True
      • AND operator: 모든 row에 한개씩 존재
        한줄이라도 퀸이 없다면(F) 모든 줄에 퀸이 있다면(T)
    2. 각 행에 최대 한개의 퀸만 존재
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      • pi1 ∧ pi2 = F
        T F = F
        F T = F
        F F = F
        T T (X) 한줄에 최대 퀸 한개
      • Why negation?
    3. 각 열에 최대 하나의 퀸만 존재
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    4. top-right 방향 대각선에 2개 이상의 퀸이 존재X
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    5. bottom- right 방향 대각선에 2개 이상의 퀸이 존재X
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