mathématiques MPSI · Chapitre 1 · Exercice de TD
La barre de Sheffer
Raisonnement et vocabulaire ensembliste · A. Assertions et connecteurs logiques · niveau 2
Énoncé
On pose, pour deux assertions et , (« barre »). Exprimer , puis , puis , puis à l'aide du seul connecteur . Que peut-on en conclure ?
Corrigé
Ce qu'on a le droit d'utiliser. La définition de , et les lois de De Morgan : et . La stratégie est de tout ramener à des négations et des conjonctions, que la barre sait écrire.
1) La négation. L'assertion a la même table de vérité que : vraie quand est vraie, fausse sinon. Donc
2) La conjonction. Par définition , donc . Il suffit d'appliquer le 1) à l'assertion :
3) La disjonction. C'est ici que De Morgan travaille : , c'est-à-dire . Il ne reste qu'à remplacer chaque négation par le 1) :
Vérification, les quatre cas un par un. Si et sont toutes deux vraies, et sont fausses ; la barre de deux assertions fausses est vraie, et l'on retrouve la valeur de . Si est vraie et fausse, est fausse et est vraie ; leur barre est encore vraie, comme . Le cas symétrique donne vrai lui aussi. Enfin, si et sont toutes deux fausses, et sont vraies, et la barre de deux assertions vraies est fausse : c'est bien la valeur de .
4) L'implication. Le cours définit comme . Or , et . Donc
Conclusion. Toute assertion composée s'écrit avec , , : c'est ce que disent les tables de vérité, puisqu'une table finie se décrit ligne par ligne par une disjonction de conjonctions. Comme chacun des trois s'écrit avec le seul , un unique connecteur engendre toute la logique propositionnelle.
Ce que l'exercice installe. Les lois de De Morgan ne sont pas une curiosité : elles sont l'outil de calcul qui fait passer d'un connecteur à l'autre. On les retrouvera à chaque négation d'une assertion quantifiée. (Cette barre est celle de Sheffer, 1913 ; l'électronique l'appelle porte NAND, et c'est pour cette raison qu'un processeur entier peut être fabriqué avec un seul type de porte.)
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