Немного о математической логике

Алгебра логики

Алгебра логики - раздел математики, изучающий высказывания, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности или ложности) и логических операций над ними.

Во-первых, она изучает методы установления истинности или ложности сложных логических высказываний с помощью алгебраических методов. 
Во-вторых, булева алгебра делает это таким образом, что сложное логическое высказывание описывается функцией, результатом вычисления которой может быть либо истина, либо ложь (1, либо 0). При этом аргументы функции (простые высказывания) также могут иметь только два значения: 0, либо 1.

Логические высказывания.

Что такое простое логическое высказывание? Это фразы типа
«два больше одного»,
«5.8 является целым числом».
В первом случае мы имеем истину, а во втором ложь.
Алгебра логики не касается сути этих высказываний.
Если кто-то решит, что высказывание «Земля квадратная» истинно, то алгебра логики это примет как факт. Дело в том, что булева алгебра занимается вычислениями результата сложных логических высказываний на основе заранее известных значений простых высказываний.
Итак:

Логическое высказывание — это любое повествовательное предложение, в отношении которого можно однозначно сказать, истинно оно или ложно.

Так, например, повествовательное предложение
"6 — четное число."
следует считать высказыванием, так как оно истинное.
Повествовательное предложение
"Рим — столица Франции."
тоже высказывание, так как оно ложное.
Разумеется, не всякое предложение является логическим высказыванием. Высказываниями не являются, например, предложения
"ученик десятого класса"
"информатика — интересный предмет".
Первое предложение ничего не утверждает об ученике, а второе использует слишком неопределённое понятие "интересный предмет". Вопросительные и восклицательные предложения также не являются высказываниями, поскольку говорить об их истинности или ложности не имеет смысла.

Высказывательные формы.

Предложения типа
"в городе A более миллиона жителей",
"у него голубые глаза"
не являются высказываниями, так как для выяснения их истинности или ложности нужны дополнительные сведения: о каком конкретно городе или человеке идет речь.
Такие предложения называются высказывательными формами.

Высказывательная форма — это повествовательное предложение, которое прямо или косвенно содержит хотя бы одну переменную и становится высказыванием, когда все переменные замещаются своими значениями.

Алгебра логики рассматривает любое высказывание только с одной точки зрения — является ли оно истинным или ложным. Заметим, что зачастую трудно установить истинность высказывания.
Так, например, высказывание "площадь поверхности Индийского океана равна 75 млн кв. км" в одной ситуации можно посчитать ложным, а в другой — истинным.
Ложным — так как указанное значение неточное и вообще не является постоянным.
Истинным — если рассматривать его как некоторое приближение, приемлемое на практике.

Составные высказывания.

Употребляемые в обычной речи слова и словосочетания
"не", "и", "или", "если... , то", "тогда и только тогда" и др.
позволяют из уже заданных высказываний строить новые высказывания. Такие слова и словосочетания называются логическими связками.

Высказывания, образованные из других высказываний с помощью логических связок, называются составными. Высказывания, не являющиеся составными, называются элементарными.

 

Так, например, из элементарных высказываний «Петров — врач», «Петров — шахматист» при помощи связки «и» можно получить составное высказывание «Петров — врач и шахматист», понимаемое как «Петров — врач, хорошо играющий в шахматы». 

При помощи связки "или" из этих же высказываний можно получить составное высказывание "Петров — врач или шахматист", понимаемое в алгебре логики как "Петров или врач, или шахматист, или и врач и шахматист одновременно". 

Истинность или ложность получаемых таким образом составных высказываний зависит от истинности или ложности элементарных высказываний.
Чтобы обращаться к логическим высказываниям, им назначают имена.
Пусть через А обозначено высказывание "Тимур поедет летом на море",
а через В — высказывание "Тимур летом отправится в горы".

Тогда составное высказывание
«Тимур летом побывает и на море, и в горах»
можно кратко записать как

А и В. 

Здесь "и" — логическая связка, А, В — логические переменные, которые могут принимать только два значения — "истина" или "ложь", обозначаемые, соответственно, "1" и "0".