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Demorgan的定理

第七章-布尔代数

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一位名叫DeMorgan的数学家在布尔代数中发展了一对关于群补的重要规则。

通过团体互补,我指的是一组术语的互补,用超过一个变量的长条表示。

你应该还记得在逻辑门的那一章中说过,将一个门的所有输入反转,就会反转该门的基本功能,从和到或,或者反过来,也会反转输出。

所以,具有反转(负或门)的所有输入的A或门的行为与a相同NAND门,和一个和门所有输入反转(负与门)的行为与非门相同。

DeMorgan的定理以“反向”的形式说明了相同的等价:反转任意门的输出结果与反转输入的相反类型的门(和/或)的功能相同:

Demorgan的定理态在向后表格中陈述了相同的等价。

在术语AB上延伸的长条充当分组符号,因此与独立倒置的A和B的产品完全不同。

也就是说,(AB) '不等于A ' b '。因为“素数”符号(')不能像条形符号那样延伸到两个变量上,所以我们不得不使用括号,使它适用于前面句子中的整个AB项。

但是,当延伸超过一个变量时,栏可作为其自身的分组符号。

这对布尔表达式的评估和减少了深刻影响,正如我们所看到的那样。

Demorgan的定理

Demongan的定理可能是在思考的打破一个长条形符号。

当长条被破坏时,断裂下方的操作从添加到乘法添加,反之亦然,并且残破的钢条仍然在各个变量上。为了显示:

Demonggan的定理可能是在打破长条符号方面的想法。

当一个表达式中存在多个“层”条时,您可能只会中断一次一巴,并且通过首先打破最长(最上面的)的栏,通常更容易开始简化。

为了说明,让我们抓住表达式(a +(bc)')',并使用demorgan的定理减少它:

表达式(A +(BC)')'使用Demorgan的定理减少。

在首先打破最长(最上面的)栏的建议后,我将首先打破覆盖整个表达式的栏,作为第一步:

结果,原始电路减少到具有输入反转的三输入和门:

原始电路减小到具有输入反转的三输入和门。

你应该从来没有在一个步骤中打破多个bar,如下图所示:

虽然节约步骤和一次打破多个小节的做法很诱人,但它往往会导致错误的结果,所以不要这样做!

可以通过先断开短杆而不是先断开长杆来适当地减少这个表达式:

最终的结果是相同的,但是与使用第一种方法相比需要更多的步骤,在第一种方法中最长的条被首先打破。

请注意,在第三步中,我们是如何在两个地方折断长杆的。

这是一个合理的数学运算,不像在一步中折断两根棒!

禁止在一步中打破一个以上的酒吧是禁止在多个地方破门而入。

打破一个以上地方一步一步没问题;打破一个以上酒吧在一步中不是。

您可能会想知道为什么括号围绕子表达式B'+ C'放置,考虑到我刚刚在下一步中删除它们的事实。

我这样做是为了强调Demorgan的定理的重要而容易被忽视的方面。

由于一个长条形函数作为一个分组符号,以前由一个断裂的条形函数分组的变量必须保持分组,以免丢失适当的优先级(操作顺序)。

在这个例子中,如果我忘记在打破短条后忘记括号,但在其他情况下,它真的无关紧要。

考虑这个例子,从一个不同的表达式开始:

如您所见,维护这个表达式的补充条所暗示的分组对于获得正确答案至关重要。

让我们将DeMorgan定理的原理应用于门电路的简化:

用DeMorgan定理简化门电路的原理。

一如既往,我们简化此电路的第一步必须是生成等效的布尔表达式。

我们可以通过在每个门的输出处放置子表达式标签来做到这一点,因为输入是已知的。以下是这个过程的第一步:

接下来,我们可以标记第一个NOR GATE和NAND门的输出。

当处理反向输出门时,我发现为门的输出写一个表达式更容易没有最后的反转,有一个箭头指向反转气泡的前面。

然后,在通向门的电线(在泡沫之后),我写下完整的补充表达。

这有助于确保我不会忘记子表达式中的补充条,通过强迫自己将表达式编写任务分成两个步骤:

最后,我们为最后的NOR门编写了表达式(或一对表达式):

现在,我们使用布尔代数的身份,属性,规则和定理(DemORAN)来减少此表达式:

这个非常简化的表达式的等效门电路如下:

审查:

  • DeMorgan定理描述了反向输入门和反向输出门之间的等价性。简单地说,与非门等于负或门,与非门等于负与门。
  • 当“在布尔表达中”破坏“互补栏时,断裂(添加或乘法)直接在断裂下方的操作,并且骨折块仍然超过相应的术语。
  • 在打破它下面的任何条形之前,通过打破最长(最上面的)栏通常更容易接近问题。你必须从来没有试着一步打破两根栏杆!
  • 补充条的功能是分组符号。因此,当一个条形图被破坏时,它下面的术语必须保持分组。可以在这些分组的术语周围放置圆括号,以帮助避免改变优先级。

相关工作表: