2024年5月23日木曜日

ブール代数の簡単化定理

ブール代数とは?

「真(true)」「偽(false)」の2値を取り扱う数学を「ブール代数」と呼びます。
「デジタル回路をいかに構成するか?」について考えるとき、
このブール代数の考え方が大変有効なものになります。
このことから、ブール代数は論理回路設計の基礎になっています。

ブール代数とは、イギリスの数学者 “ブール” が自身の著書「思考の法則に関する研究」の中で提唱した記号論理学のことです。

ブール代数の基本となる考え方は、真を「1」、偽を「0」で表すこと。
ブール代数は,真と偽だけ(1と0だけ)を対象とした代数です。
したがって、1と0だけを対象とした演算を行う。

演算と言っても、加減乗除の四則演算ではなく、

  • AND(論理積)
  • OR(論理和)
  • NOT(論理否定)
という3つの演算を基本とした「論理演算」を行うことになる。

論理演算 基本の3つ

1.論理積(A・B = L)
2.論理和(A+B = L)
3.論理否定(¬A = L または Ā = L)

この3つを使って、ブール代数の諸定理を考えていきます。



簡単化の基本パターン3

① A・B+A・¬B
  = A・(B+¬B)
  = A・(1)
  = A

② A+¬A・B
  = A・1+¬A・B
  = A・(B+¬B)+¬A・B
  = A・B+A・¬B+¬A・B
  = (A・B+A・B)+A・¬B+¬A・B
  = A・(B+¬B)+B・(A+¬A)
  = A・(1)+B・(1)
  = A+B

③ A・B+¬A・C+B・C
  = A・B+¬A・C+B・C・1
  = A・B+¬A・C+B・C・(A+¬A)
  = A・B+¬A・C+(B・C・A+B・C・¬A)
  = (A・B・1)+(¬A・C・1)+(B・C・A+B・C・¬A)
  = A・B・(1+C)+¬A・C・(1+B)
  = A・B・(1)+¬A・C・(1)
  = A・B+¬A・C