23 задача изпит информатика решение метод.

Урокът разгледа решението на задача 23 от изпита по информатика: дадено е подробно обяснение и анализ на задачата от 2017 г.


23-та задача - "Преобразуване на логически изрази" - се характеризира като задача с високо ниво на сложност, времето за изпълнение е приблизително 10 минути, максималната оценка е 1

Елементи на алгебрата на логиката: трансформации на логически изрази

За изпълнение на задача 23 от изпита е необходимо да се повторят следните теми и понятия:

  • Помислете за тема.
  • Помислете за тема.

Има 23 различни вида задачи и тяхното решение от прости до сложни:

1. Едно уравнение с непресичащи се операнди на външната операция и едно решение:

2. Едно уравнение с непресичащи се операнди на външната операция и няколко решения


3. Едно уравнение с пресичащи се операнди на външната операция


  • Нека разгледаме всеки случай поотделно и да вземем предвид неговите резултати за второто уравнение на системата:
  • Тъй като за две уравнения решенията в три случая не могат да „работят“ едновременно, резултатът е събирането на три решения:
  • 4. Няколко уравнения: метод за показване на решения на уравнение

    Методът на показване може да се използва:


    5. Множество уравнения: Използване на битови маски

    Bitmask (bitmask) е метод, който може да се използва:


    Решаване на 23 USE задачи по информатика

    Анализ на 23-те задачи на Единния държавен изпит по информатика 2017 FIPI вариант 1 (Крилов С.С., Чуркина Т.Е.):

    Колко различни набора от булеви стойности има x1, x2, … x6, y1, y2, … y6

    (¬(x1 ∨ y1)) ≡ (x2 ∨ y2)
    (¬(x2 ∨ y2)) ≡ (x3 ∨ y3)

    (¬(x5 ∨ y5)) ≡ (x6 ∨ y6)

    * Подобна задача е в колекцията "Типични варианти на преглед", Крилов С.С., Чуркина Т.Е. 2019 версия 7.


    ¬a ≡ b ¬b ≡ c ¬c ≡ d ¬d ≡ e ¬e ≡ f a ≠ b b ≠ c c ≠ d d ≠ e e ≠ f
  • Спомнете си как изглежда таблицата на истината за еквивалентност:
  • x1 x2 Е
    0 0 1
    0 1 0
    1 0 0
    1 1 1
  • Нека разгледаме в какви случаи изразите ще върнат false. Всеки от петте израза ще бъде фалшив, когато: или двата операнда са верни, или и двата операнда са фалшиви (еквивалентност = вярно: при 00 или 11).
  • Нека направим битова маска за нашите уравнения. Във веригата от ценности от апреди fне може да има две единици или две нули подред, тъй като в този случай системата ще бъде невярна (напр. a ≠ b, ако 0 ≠ 0 - лъжа е). По този начин за тези уравнения има само две вериги от решения:
  • верига 1 верига 2 a 0 1 b 1 0 c 0 1 d 1 0 e 0 1 f 1 0
  • Сега нека си припомним заместванията: всяка от променливите от апреди fпредставлява скоба, вътре в която са свързани две променливи дизюнкция. Дизюнкцията на две променливи е вярна в три случая (01, 10, 11) и невярна в един (00). Това е, например:
  • x1 ∨ y1 = 1когато: или 0 ∨ 1 , или 1 ∨ 0 , или 1 ∨ 1 x1 ∨ y1 = 0ако и само ако 0 ∨ 0
  • Това означава, че за всеки мерна единицавъв веригата тривариантни стойности и за всяка нула - един. Че. получаваме:
  • за първата верига: 3 3 * 1 3 = 27 комплекта стойности,
  • а за второто: 3 3 * 1 3 = 27 комплекта стойности
  • Общо набори:
  • 27 * 2 = 54

    Резултат: 54

    За подробно обяснение на тази задача вижте видеоклипа:


    23_2: Анализ на 23-те задачи на Единния държавен изпит по информатика 2017 FIPI вариант 3 (Крилов С.С., Чуркина Т.Е.):

    Колко различни набора от булеви стойности има x1, x2, … x9, y1, y2, … y9които отговарят на всички изброени по-долу условия?

    (¬(x1 ∧ y1)) ≡ (x2 ∧ y2)
    (¬(x2 ∧ y2)) ≡ (x3 ∧ y3)

    (¬(x8 ∧ y8)) ≡ (x9 ∧ y9)

    * Подобна задача е в колекцията "Типични варианти на преглед", Крилов С.С., Чуркина Т.Е. 2019 версия 9.


    ✍ Решение (използвайки метода на битовата маска):
    • Тъй като действията в скоби са еднакви и променливите се повтарят, въвеждаме нотацията:
    ¬a ≡ b ¬b ≡ c ¬c ≡ d ¬d ≡ e ¬e ≡ f ¬f ≡ g ¬g ≡ h ¬h ≡ i
  • Вместо да отричаме първия операнд, ние просто ще използваме "not equivalent":
  • a ≠ b b ≠ c c ≠ d d ≠ e e ≠ f f ≠ g g ≠ h h ≠ i
  • Спомнете си таблицата на истината за еквивалентност:
  • x1 x2 Е
    0 0 1
    0 1 0
    1 0 0
    1 1 1
  • Сега нека разгледаме в кои случаи получените условия ще върнат false. Всяко от условията ще бъде невярно, ако и двата операнда са верни, или и двата операнда са невярни: например a ≠ b = 0, ако: а=0и b=0 или а=1и b=1

    Това означава, че за едно условие не може да има такъв случай, че а=0и b=0или а=1и b=1.

  • Да композираме битова масказа условия. Във веригата от ценности от апреди азне може да има две единици или две нули подред, тъй като в този случай системата ще бъде невярна. По този начин за тези условия има само две вериги от решения:
  • верига 1 верига 2верига верига a 0 1 0 1 b 1 0 0 1 не може да бъде! c 0 1 ... ... d 1 0 e 0 1 f 1 0 g 0 1 h 1 0 i 0 1
  • апреди аз вярнов единслучай и невярно- в три. Това е, например:
  • x1 ∧ y1 = 0когато: или 0 ∧ 1 , или 1 ∧ 0 , или 0 ∧ 0 x1 ∧ y1 = 1ако и само ако 1 ∧ 1
  • 0 във веригата три 1 - един. Че. получаваме:
  • за първата верига: 3 5 * 1 4 = 243 комплекта стойности,
  • а за второто: 3 4 * 1 5 = 81 набор от стойности
  • Общо набори:
  • 243 + 81 = 324

    Резултат: 324

    Предлагаме ви да видите видео с решението на тази 23 задача:


    23_3: Анализ на 23-те задачи на Единния държавен изпит по информатика 2017 FIPI вариант 5 (Крилов С.С., Чуркина Т.Е.):

    Колко различни набора от булеви стойности има x1, x2, … x8, y1, y2, … y8които отговарят на всички изброени по-долу условия?

    ¬(((x1 ∧ y1) ≡ (x3 ∧ y3)) → (x2 ∧ y2))
    ¬(((x2 ∧ y2) ≡ (x4 ∧ y4)) → ¬(x3 ∧ y3))
    ¬(((x3 ∧ y3) ≡ (x5 ∧ y5)) → (x4 ∧ y4))
    ¬(((x4 ∧ y4) ≡ (x6 ∧ y6)) → ¬(x5 ∧ y5))
    ¬(((x5 ∧ y5) ≡ (x7 ∧ y7)) → (x6 ∧ y6))
    ¬(((x6 ∧ y6) ≡ (x8 ∧ y8)) → ¬(x7 ∧ y7))

    Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.

    * Подобна задача е в колекцията „Типични опции за преглед“, Крилов С.С., Чуркина Т.Е., 2019 г., опция 11.


    ✍ Решение, използващо метода на битовата маска:
    • Тъй като скобите са едни и същи действия и скобите се повтарят в различни уравнения, въвеждаме обозначението. Нека обозначим скоби с променливи с латински букви по азбучен ред според техните номера:
    1-a 2-b 3-c 4-d 5-e 6-f 7-g 8-h
  • След замяната получаваме следните изрази:
  • ¬((a ≡ c) → b) ¬((b ≡ d) → ¬c) ¬((c ≡ e) → d) ¬((d ≡ f) → ¬e) ¬((e ≡ g) → е) ¬((f ≡ h) → ¬g)
  • Използвайки законите на алгебрата на логиката, трансформираме едно от условията (първото). След това, по аналогия, извършваме трансформации за останалите условия:
    1. Нека се отървем от внушението:
    2. Беше: ¬((a ≡ c) → b)стана: ¬(¬(a ≡ c) ∨ b)
    3. Съгласно закона на Де Морган, ние се отърваваме от отрицанието над общата външна скоба:
    4. Беше: ¬(¬(a ≡ c) ∨ b)стана: (a ≡ c) ∧ ¬b
  • По аналогия трансформираме останалите условия, като се има предвид, че двойното отрицание просто отменя отрицанието:
  • (a ≡ c) ∧ ¬b (b ≡ d) ∧ c (c ≡ e) ∧ ¬d (d ≡ f) ∧ e (e ≡ g) ∧ ¬f (f ≡ h) ∧ g
  • Нека да разгледаме в какви случаи условията ще се върнат true. Външната операция е конюнкция: всяко от условията ще бъде вярно само ако и двата операнда са верни: например: (a ≡ c) ∧ ¬b ще върне истина, ако: (a ≡ c) = 1и ¬b = 1

    Това означава, че всички операнди след конюнкцията трябва да са верни.

  • Да композираме битова масказа нашите уравнения, като се вземе предвид определеното изискване:
  • верига 1 а ? b 0 c 1 d 0 e 1 f 0 g 1 h ?
  • Стойност за променлива анамерете от условието (a ≡ c) ∧ b. В малко маска c=1, така че условието a ≡ cбеше вярно асъщо трябва да е равно 1
  • Стойност за променлива чнамерете от условието (f ≡ h) ∧ ¬g. В малко маска f=0, така че условието f ≡ hбеше вярно чсъщо трябва да е равно 0 (таблица на истината за еквивалентност).
  • Вземете крайната битова маска:
  • верига 1 а 1 b 0 c 1 d 0 e 1 f 0 g 1 h 0
  • Сега не забравяйте, че всяка от променливите от апреди че скоба, съдържаща две променливи, свързани чрез връзка. Конюнкция на две променливи вярнов единслучай и невярно- в три. Това е, например:
  • x1 ∧ y1 = 0когато: или 0 ∧ 1 , или 1 ∧ 0 , или 0 ∧ 0 x1 ∧ y1 = 1ако и само ако 1 ∧ 1
  • Това означава, че за всеки 0 във веригата тривариантни стойности и за всяка 1 - един. Така получаваме:
  • 3 4 * 1 4 = 81 набор от стойности

    Резултат: 81


    23_4: Анализ на 23-те задачи на USE по информатика демо версия на 2018 FIPI:

    Колко различни набора от булеви стойности има x1, x2, … x7, y1, y2, … y7които отговарят на всички изброени по-долу условия?

    (¬x1 ∨ y1) → (¬x2 ∧ y2) = 1
    (¬x2 ∨ y2) → (¬x3 ∧ y3) = 1

    (¬x6 ∨ y6) → (¬x7 ∧ y7) = 1



    ✍ Решение, използван метод на показване:
    • Външна операция в едно уравнение е импликация, резултатът от която трябва да е верен. Изводът е верен, ако:

    0 -> 0 0 -> 1 1 -> 1

    тези. невярно само когато 1 -> 0

  • Ако скобата (¬x1 ∨ y1) = 0 , тогава за скобата (¬x2 ∧ y2) има опции 0 или 1 .
  • Ако скобата (¬x1 ∨ y1) = 1 , тогава за скобата (¬x2 ∧ y2) е възможна една опция - 1 .
  • В скоби дизюнкцията (∨) е вярна, когато: 0 ∨ 1, 1 ∨ 0, 1 ∨ 1; невярно, когато: 0 ∨ 0.
  • В скоби връзката е вярна, когато 1 ∧ 1 и невярна във всички останали случаи.
  • Нека да изградим таблица на истината за първото уравнение, да разгледаме всички възможни опции. Нека изберем в него онези редове, които връщат false: т.е. където е първата скоба (¬x1 ∨ y1)Ще се върне 1 , и второто (¬x2 ∧ y2)0 :
  • Тъй като уравненията са от един и същи тип и се различават само по изместването на номерата на променливите с единица, ще използваме метода на картографиране. За първото уравнение x1и y1ще бъдат определени x iи y i, а x2и y2ще бъдат определени x i+1и yi+1.
  • Сега намираме общия брой решения, като заместваме съответните хи г
  • В резултат на това получаваме:
  • 1 + 19 + 1 + 1 = 22

    Резултат: 22

    Видео анализ на демо версия 2018 23 задачи вижте тук:


    23_5: Решение 23 на задачата USE по информатика 2018 (диагностична опция, S.S. Krylov, D.M. Ushakov, USE симулатор 2018):

    Колко различни решения има уравнението:

    (a → b) ∨ (c → ¬d) ∨ ¬(e ∨ a ∨ c) = 1

    където а б В Г Д- Булеви променливи?

    Като отговор посочете броя на тези комплекти.


    ✍ Решение:
    • Външна логическа операция − - дизюнкция. Таблица на истината:
    0 ∨ 0 = 0 0 ∨ 1 = 1 1 ∨ 0 = 1 1 ∨ 1 = 1
  • Тъй като дизюнкцията е равна на единица дори в три случая, ще бъде доста трудно да се търси броят на опциите. Много по-лесно е да намерите опции, когато ∨ = 0 и извадете ги от общия брой опции.
  • Намерете общия брой редове в таблицата на истината. Има общо 5 променливи, така че:
  • брой редове в TableTrue = 2 5 = 32
  • Нека изчислим колко опции имат решение, когато стойността на уравнението е = 0. За да извадим тази стойност от общата сума. За операцията дизюнкция (∨) всяка скоба трябва да е равна на нула:
  • (a → b) ∨ (c → ¬d) ∨ ¬(e ∨ a ∨ c) = 0 0 0 0
  • Сега разгледайте всяка скоба поотделно:
  • 1. (a → b) = 0, импликацията е невярна в един случай (1 → 0) = 0, т.е. ние имаме а = 1, b = 0 2. (c → ¬d) = 0, импликацията е невярна в един случай (1 → 0) = 0, т.е. ние имаме c = 1, d=1 3. ¬(e ∨ a ∨ c) = 0
  • защото има отрицание пред скобата, тогава за по-голяма яснота ще отворим скобите според закона на Де Морган:
  • ¬e ∧ ¬a ∧ ¬c = 0 Конюнкцията е 0, когато поне един операнд е = 0.
  • от т.1 и т.2 имаме а = 1и c = 1. Тогава за димаме два варианта: e = 0, e = 1, т.е.:
  • ¬0 ∧ ¬1 ∧ ¬1 = 0 ¬1 ∧ ¬1 ∧ ¬1 = 0
  • Тоест общо имаме 2 вериги от „изключени“ решения:
  • 1. a = 1, b = 0, c = 1, d = 1, e = 0 2. a = 1, b = 0, c = 1, d = 1, e = 1
  • Тези две опции се изключват (изваждат) от общата сума:
  • 32 - 2 = 30

    Резултат: 30


    23_6: Анализ на 23 задачи от демо версията на изпита по информатика 2019:

    Колко различни набора от булеви стойности има x1, x2, … x7, y1, y2, … y7които отговарят на всички изброени по-долу условия?

    (y1 → (y2 ∧ x1)) ∧ (x1 → x2) = 1 (y2 → (y3 ∧ x2)) ∧ (x2 → x3) = 1 … (y6 → (y7 ∧ x6)) ∧ (x6 → x7) = 1 y7 → x7 = 1

    В отговор няма нуждаизбройте всички различни набори от стойности на променливите x1, x2, … x7, y1, y2, … y7, при които е изпълнена дадената система от равенства.
    Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.


    ✍ Решение:
    • Тъй като всички равенства са от един тип (с изключение на последното), те се различават само в изместването на номерата на променливите с единица, тогава ще използваме метода на картографиране за решението: когато, след като намерим резултата за първото равенство , е необходимо да се приложи същия принцип с последващи равенства, като се вземат предвид резултатите, получени за всяко от тях.
    • Разгледайте първото равенство. При него външната операция е конюнкция, резултатът от която трябва да е верен. Конюнкцията е вярна, ако:
    1 -> 1, т.е.: (y1 → (y2 ∧ x1)) ∧ (x1 → x2) = 1 1 1
  • Намерете случаи, в които равенството е невярно (за да изключите тези случаи в бъдеще):
  • (y1 → (y2 ∧ x1)) ∧ (x1 → x2) = 0
  • Вътре в първата "голяма" скоба е операцията на импликация. Което е невярно:
  • 1 -> 0 = 0 т.е. случаи: y1=1 → (y2=0 ∧ x1=1) y1=1 → (y2=1 ∧ x1=0) y1=1 → (y2=0 ∧ x1=0)
  • Нека анализираме втората скоба по същия начин. В него импликацията ще върне false:
  • (x1=1 → x2=0)
  • Нека да изградим таблица на истината за първото уравнение, да разгледаме всички възможни опции. Тъй като има 4 променливи, ще има 2 4 = реда 16 . Изберете онези редове, които връщат false:
  • Сега нека да преминем към метода на показване. За първото уравнение x1и y1обозначавам x iи y i, а x2и y2обозначавам x i+1и yi+1. Стрелките обозначават стойностите само на онези редове от таблицата на истината, които се връщат 1 .
  • Нека намерим общия брой решения, като заместим съответните стойности в таблицата от дисплея хи ги предвид предишните стойности:
  • Сега обратно към последното равенство. По дефиниция трябва да е вярно. Равенството ще върне false само в един случай:
  • y7=1 → x7=0 = 0
  • Нека намерим съответните променливи в нашата таблица:
  • Изчислете сумата в последната колона, като игнорирате реда, който връща false:
  • 1 + 7 + 28 = 36

    Резултат: 36

    Видео решение за 23 задачи от демо версията на изпита 2019:


    23_7: Анализ на 23 задачи от Единния държавен изпит по информатика „Типови изпитни опции“, Крилов С.С., Чуркина Т.Е., 2019 г., опция 16 (FIPI):

    Колко различни набора от булеви стойности има x1, x2, … x6, y1, y2, … y6които отговарят на всички изброени по-долу условия?

    ¬(((x1 ∧ y1)) ≡ (x2 ∧ y2)) → (x3 ∧ y3))
    ¬(((x2 ∧ y2)) ∨ ¬(x3 ∧ y3)) → (x4 ∧ y4))
    ¬(((x3 ∧ y3)) ≡ (x4 ∧ y4)) → (x5 ∧ y5))
    ¬(((x4 ∧ y4)) ∨ ¬(x5 ∧ y5)) → (x6 ∧ y6))

    Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.


    ✍ Решение:
    • Тъй като в малки скоби една и съща операция е навсякъде ( ), и променливите в скобите не се пресичат, тогава можете да извършите замяната:
    ¬((a ≡ b) → c) = 1 ¬((b ∨ ¬c) → d) = 1 ...
  • Нека се отървем от отрицанието, като посочим, че всеки израз става неверен:
  • (a ≡ b) → c = 0 (b ∨ ¬c) → d = 0 (c ≡ d) → e = 0 (d ∨ ¬e) → f = 0
  • Външната операция във всички изрази е импликацията ( ). Спомнете си таблицата на истината за операцията за импликация:
  • 0 → 0 = 1 0 → 1 = 1 1 → 0 = 0 1 → 1 = 1
  • Изводът е неверен само в един случай: 1 → 0 = 0 . Всички изрази в задачата са грешни. Нека научим това.
  • Нека изградим битова маска, като проследим стойността на всяка променлива, преминавайки от първия израз към последния:
  • верига1 верига2 a 0 1 b 0 1 c 0 0 d 0 0 e 0 0 f 0 0
  • Тъй като всяка променлива първоначално замества скобата, в която се намира операцията на връзката (∧), тогава, запомняйки таблицата на истината за тази операция, сравняваме 3 решения за всяка нула (връзката е невярна в три случая), а за всяка единица - 1 решение (съюзът е верен в един случай).
  • Нека изчислим стойността за всеки битов низ:
  • верига1 = 3*3*3*3*3*3 = 729 решения верига2 = 1*1*3*3*3*3 = 81 решения
  • Тъй като веригите не могат да бъдат изпълнени едновременно, но или едната, или другата ще бъдат изпълнени, получените стойности трябва да бъдат добавени:
  • 729 + 81 = 810 решения

    Отговор: 810

    Наличен е видео анализ на задача 23:


    23_8: Анализ на 23 задачи от Единния държавен изпит по информатика „Типови изпитни опции“, Крилов С. С., Чуркина Т. Е., 2019 г., вариант 2 (FIPI):

    Колко различни набора от булеви стойности има x1, x2, … x12които отговарят на всички изброени по-долу условия?

    ¬(x1 ≡ x2) → (x3 ∧ x4) = 0
    ¬(x3 ≡ x4) → (x5 ∧ x6) = 0
    ¬(x5 ≡ x6) → (x7 ∧ x8) = 0
    ¬(x7 ≡ x8) → (x9 ∧ x10) = 0
    ¬(x9 ≡ x10) → (x11 ∧ x12) = 0
    (x1 ≡ x4) ∨ (x5 ≡ x8) ∨ (x2 ≡ x12) = 1

    Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.


    ✍ Решение:

    x1 x2 x4 x5 x8 x12 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0

  • Тъй като в схемата за картографиране стойностите за двойката x1и x2равен 00 и 11 не се използват, тогава ние ги избираме и няма да ги използваме в следващите изчисления. Нека запишем останалите опции:
  • x1 x2 x4 x5 x8 x12 0 1 1 0 1 0 y1 0 1 1 1 0 0 y2 1 0 0 0 1 1 y3 1 0 0 1 0 1 y4
  • Нека изградим таблица за съпоставяне отделно за всеки получен ред, като вземем предвид стойностите на операндите (x n):






  • Нека преброим броя на решенията за всички получени редове: 4 + 4 + 2 + 2 = 12
  • Тези решения трябва да бъдат изключени, т.к разгледахме фалшив случай уравнения 6:
  • 96 - 12 = 84

    Носкин Андрей Николаевич,
    IT-учител
    най-висока квалификационна категория,
    Кандидат на военните науки, доцент
    GBOU лицей №1575 Москва

    Оптимизиран метод за картографиране за решаване на задача 23 от KIM USE по информатика и ИКТ

    Една от най-трудните задачи в KIM USE е задача 23, в която трябва да намерите броя на различните набори от стойности на логически променливи, които отговарят на определеното условие.
    Тази задача е може би най-трудната задача на KIM USE по информатика и ИКТ. По правило с него се справят не повече от 5% от изследваните (1).
    Толкова малък процент от учениците, изпълнили тази задача, се обяснява със следното:
    - учениците могат да объркат (забравят) знаците на логическите операции;
    - математически грешки в процеса на извършване на изчисления;
    - грешки в разсъжденията при търсене на решение;
    - грешки в процеса на опростяване на логически изрази;
    - учителите препоръчват решаването на този проблем след приключване на цялата работа, тъй като вероятността да се направи предположение
    грешките са много високи, а „тежестта“ на задачата е само един основен резултат.
    Освен това на някои учители им е трудно да решават този тип проблеми и затова се опитват да решават по-прости проблеми с децата.
    Също така усложнява ситуацията, че в този блок има голям брой различни задачи и е невъзможно да се избере някакво шаблонно решение.
    За да коригира тази ситуация, педагогическата общност финализира основните два метода за решаване на проблеми от този тип: решаване с битови вериги (2) и метод на картографиране (3).
    Необходимостта от усъвършенстване (оптимизиране) на тези методи се дължи на факта, че задачите постоянно се променят както в структурата, така и в броя на променливите (само един тип променливи X, два типа променливи X и Y, три типа: X, Y , Z).
    Сложността на овладяването на тези методи за решаване на проблеми се потвърждава от факта, че на уебсайта на K.Yu. Поляков, има анализ на този тип задачи в размер на 38 броя (4). В някои анализи се дава повече от един тип решение на проблема.
    Наскоро в KIM USE в компютърните науки има проблеми с два типа променливи X и Y.
    Оптимизирах метода на показване и предлагам на моите ученици да използват подобрения метод.
    Това дава резултат. Процентът на моите ученици, които изпълняват тази задача, варира до 43% от преминалите. По правило всяка година изпит по информатика полагат от 25 до 33 души от всички 11 класове.
    Преди появата на задачи с два вида променливи методът на показване се използваше от учениците много успешно, но след появата в логическия израз Y започнах да забелязвам, че отговорите на децата вече не съвпадат с тестовете. Оказа се, че те не разбират съвсем ясно как да създадат таблица за картографиране с нов тип променлива. Тогава ми хрумна мисълта, че за удобство е необходимо целият израз да бъде приведен към един тип променлива, както е удобно за децата.
    Нека опиша този метод по-подробно. За удобство ще го разгледам на примера на система от логически изрази, дадена в (4).
    Колко различни решения има системата от логически уравнения

    (х 1 ^ y1)=(¬x 2 V ¬ г 2 )
    (x2 ^ y2)= (¬ х 3 V ¬ г 3 )
    ...
    (x5 ^ y 5) = (¬ х 6 V ¬ г 6 )

    къдетох 1 , …, х 6 , г 1 , …, г 6 , - Булеви променливи? Отговорът не трябва да изброява всички различни набори от стойности на променливи, за които е валидно това равенство. Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.
    Решение:
    1. От анализа на системата от логически уравнения виждаме, че има 6 променливи хи 6 променливи При. Тъй като всяка от тези променливи може да приема само две стойности (0 и 1), ние ще заменим тези променливи с 12 променливи от същия тип, например Z.
    2. Сега нека пренапишем системата с нови променливи от същия тип. Сложността на задачата ще се крие във внимателната нотация при промяна на променливите.

    (z1 ^ z2)= (¬z 3V¬ z 4 )
    (z3 ^ z4)= (¬ z 5 V¬ z 6 )
    ...
    (z9 ^ z 10) = (¬ z 11 V¬ z 12)


    3. Нека изградим таблица, в която ще сортираме всички опции z 1 , z 2 , z 3 , z 4 , тъй като в първото логическо уравнение има четири променливи, таблицата ще има 16 реда (16=2 4); премахнете такива стойности от таблицата z 4 , за които първото уравнение няма решение (задраскани числа).
    0 0 0 0
    1
    1 0
    1
    1 0 0
    1
    1 0
    1
    1 0 0 0
    1
    1 0
    1
    1 0 0
    1
    1 0
    1

    4. Анализирайки таблицата, изграждаме правило за показване на двойки променливи (например двойка З 1 З 2 =00 съвпадениядвойка З 3 З 4 = 11) .

    5. Попълнете таблицата, като изчислите броя на двойките променливи, за които системата има решение.

    6. Съберете всички резултати: 9 + 9 + 9 + 27 = 54
    7. Отговор: 54.
    Горният оптимизиран метод за решаване на задача 23 от KIM USE позволи на студентите да възвърнат увереността си и успешно да решат този тип задачи.

    Литература:

    1. ФИПИ. Методически препоръки за учители, изготвени въз основа на анализ на типичните грешки на участниците в ЕГИ по ИНФОРМАТИКА и ИКТ за 2015 г. Режим на достъп: http://www.fipi.ru/sites/default/files/document/1442163533/informatika_i_ikt.pdf

    2. К.Ю. Поляков, М.А. Ройтберг.Системи логически уравнения: решение с битови низове. сп. Информатика, бр. 12, 2014, с. 4-12.Издателство "Първи септември", Москва.
    3. Е.А. Мирончик, Метод на показване.Списание Информатика, бр.10, 2013, с. 18-26. Издателство "Първи септември", Москва.

    Решаване на системи от логически уравнения чрез промяна на променливи

    Методът за промяна на променливите се използва, ако някои променливи са включени в уравненията само под формата на конкретен израз и нищо друго. Тогава този израз може да бъде обозначен с нова променлива.

    Пример 1

    Колко различни набора от стойности на логически променливи x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8 има, които отговарят на всички от следните условия?

    (x1 → x2) → (x3 → x4) = 1

    (x3 → x4) → (x5 → x6) = 1

    (x5 → x6) → (x7 → x8) = 1

    Отговорът не трябва да изброява всички различни набори от стойности на променливите x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7, x8, при които тази система от равенства е изпълнена. Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.

    Решение:

    (x1 → x2) = y1; (x3 → x4) = y2; (x5 → x6) = y3; (x7 → x8) = y4.

    Тогава системата може да се напише като едно уравнение:

    (y1 → y2) ∧ (y2 → y3) ∧ (y3 → y4) = 1. Конюнкцията е 1 (вярно), когато всеки операнд дава оценка на 1. Това е, всяко от импликациите трябва да е вярно и това е вярно за всички стойности с изключение на (1 → 0). Тези. в таблицата със стойности на променливите y1, y2, y3, y4 единицата не трябва да е отляво на нулата:

    Тези. условията са изпълнени за 5 комплекта y1-y4.

    защото y1 = x1 → x2, тогава стойността y1 = 0 се постига на един набор x1, x2: (1, 0), а стойността y1 = 1 се постига на три набора x1, x2: (0,0) , ( 0,1), (1.1). По същия начин за y2, y3, y4.

    Тъй като всеки набор (x1,x2) за променлива y1 се комбинира с всеки набор (x3,x4) за променлива y2 и т.н., броят на наборите от променливи x се умножава:

    Брой комплекти на x1…x8

    Нека добавим броя на комплектите: 1 + 3 + 9 + 27 + 81 = 121.

    Отговор: 121

    Пример 2

    Колко различни набора от стойности на булеви променливи x1, x2, ... x9, y1, y2, ... y9 има, които отговарят на всички от следните условия?

    (¬ (x1 ≡ y1)) ≡ (x2 ≡ y2)

    (¬ (x2 ≡ y2)) ≡ (x3 ≡ y3)

    (¬ (x8 ≡ y8)) ≡ (x9 ≡ y9)

    В отговор няма нуждаизбройте всички различни набори от стойности на променливите x1, x2, ... x9, y1, y2, ... y9, при които е изпълнена дадената система от равенства. Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.

    Решение:

    Нека направим промяна на променливите:

    (x1 ≡ y1) = z1, (x2 ≡ y2) = z2,…. ,(x9 ≡ y9) = z9

    Системата може да се напише като едно уравнение:

    (¬z1 ≡ z2) ∧ (¬z2 ≡ z3) ∧ …..∧ (¬z8 ≡ z9)

    Еквивалентността е вярна само ако и двата операнда са равни. Решенията на това уравнение ще бъдат две групи:

    z1 z2 z3 z4 z5 z6 z7 z8 z9
    0 1 0 1 0 1 0 1 0
    1 0 1 0 1 0 1 0 1

    защото zi = (xi ≡ yi), тогава стойността zi = 0 съответства на две групи (xi,yi): (0,1) и (1,0), а стойността zi = 1 съответства на две групи (xi,yi ): (0 ,0) и (1,1).

    Тогава първият набор z1, z2,…, z9 съответства на 2 9 набора (x1,y1), (x2,y2),…, (x9,y9).

    Същият номер съответства на втория набор z1, z2,…, z9. Тогава има общо 2 9 +2 9 = 1024 комплекта.

    Отговор: 1024

    Решаване на системи от логически уравнения чрез визуална дефиниция на рекурсия.

    Този метод се използва, ако системата от уравнения е достатъчно проста и редът на увеличаване на броя на наборите при добавяне на променливи е очевиден.

    Пример 3

    Колко различни решения има системата от уравнения

    ¬x9 ∨ x10 = 1,

    където x1, x2, ... x10 са булеви променливи?

    Отговорът не трябва да изброява всички различни набори от стойности x1, x2, ... x10, за които е валидна дадената система от равенства. Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.

    Решение:

    Нека решим първото уравнение. Дизюнкцията е равна на 1, ако поне един от нейните операнди е равен на 1. Тоест, решенията са множествата:

    За x1=0 има две x2 стойности (0 и 1), а за x1=1 има само една x2 стойност (1), така че множеството (x1,x2) е решението на уравнението. Само 3 комплекта.

    Нека добавим променливата x3 и да разгледаме второто уравнение. Подобно е на първото, което означава, че за x2=0 има две стойности на x3 (0 и 1), а за x2=1 има само една стойност на x3 (1), така че множеството ( x2,x3) е решение на уравнението. Има общо 4 комплекта.

    Лесно се вижда, че при добавяне на друга променлива се добавя един набор. Тези. рекурсивна формула за броя на комплектите на (i+1) променливи:

    N i +1 = N i + 1. Тогава за десет променливи получаваме 11 комплекта.

    Отговор: 11

    Решаване на системи от логически уравнения от различни видове

    Пример 4

    Колко различни набора от стойности на булеви променливи x 1 , ..., x 4 , y 1 ,..., y 4 , z 1 ,..., z 4 има, които отговарят на всички от следните условия?

    (x 1 → x 2) ∧ (x 2 → x 3) ∧ (x 3 → x 4) = 1

    (y 1 → y 2) ∧ (y 2 → y 3) ∧ (y 3 → y 4) = 1

    (z 1 → z 2) ∧ (z 2 → z 3) ∧ (z 3 → z 4) = 1

    x 4 ∧ y 4 ∧ z 4 = 0

    В отговор няма нуждаизбройте всички различни набори от стойности на променливите x 1 , ..., x 4 , y 1 , ..., y 4 , z 1 , ..., z 4 , при които е изпълнена дадената система от равенства .

    Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.

    Решение:

    Обърнете внимание, че трите уравнения на системата са еднакви за различни независими набори от променливи.

    Разгледайте първото уравнение. Една конюнкция е вярна (равна на 1) само ако всички нейни операнди са верни (равни на 1). Импликацията е 1 за всички набори с изключение на (1,0). Това означава, че решението на първото уравнение ще бъдат такива набори x1, x2, x3, x4, в които 1 не е отляво на 0 (5 комплекта):

    По същия начин, решенията на второто и третото уравнение ще бъдат точно същите набори от y1,…,y4 и z1,…,z4.

    Сега нека анализираме четвъртото уравнение на системата: x 4 ∧ y 4 ∧ z 4 = 0. Решението ще бъдат всички множества x4, y4, z4, в които поне една от променливите е равна на 0.

    Тези. за x4 = 0 са подходящи всички възможни набори (y4, z4), а за x4 = 1 са подходящи набори (y4, z4), които съдържат поне една нула: (0, 0), (0,1) , ( 1, 0).

    Брой комплекти

    Общият брой комплекти е 25 + 4*9 = 25 + 36 = 61.

    Отговор: 61

    Решаване на системи от логически уравнения чрез построяване на рекурентни формули

    Методът за конструиране на рекурентни формули се използва за решаване на сложни системи, в които редът на увеличаване на броя на наборите не е очевиден и изграждането на дърво е невъзможно поради обеми.

    Пример 5

    Колко различни набора от стойности на булеви променливи x1, x2, ... x7, y1, y2, ... y7 има, които отговарят на всички от следните условия?

    (x1 ∨ y1) ∧ ((x2 ∧ y2) → (x1 ∧ y1)) = 1

    (x2 ∨ y2) ∧ ((x3 ∧ y3) → (x2 ∧ y2)) = 1

    (x6 ∨ y6) ∧ ((x7 ∧ y7) → (x6 ∧ y6)) = 1

    Отговорът не трябва да изброява всички различни набори от стойности на променливите x1, x2, ..., x7, y1, y2, ..., y7, при които е валидна дадената система от равенства. Като отговор трябва да посочите броя на тези комплекти.

    Решение:

    Имайте предвид, че първите шест уравнения на системата са еднакви и се различават само в набора от променливи. Разгледайте първото уравнение. Неговото решение ще бъде следните набори от променливи:

    Означават:

    брой комплекти (0,0) на променливи (x1,y1) до A 1,

    брой комплекти (0,1) на променливи (x1,y1) до B 1,

    брой комплекти (1,0) на променливи (x1,y1) чрез C 1,

    брой комплекти (1,1) на променливи (x1,y1) чрез D 1 .

    брой комплекти (0,0) на променливи (x2,y2) до A 2,

    брой комплекти (0,1) на променливи (x2,y2) чрез B 2,

    брой комплекти (1,0) на променливи (x2,y2) чрез C 2,

    брой комплекти (1,1) на променливи (x2,y2) чрез D 2 .

    От дървото на решенията виждаме това

    A 1 =0, B 1 =1, C 1 =1, D 1 =1.

    Обърнете внимание, че кортежът (0,0) на променливите (x2,y2) се получава от кортежите (0,1), (1,0) и (1,1) на променливите (x1,y1). Тези. A 2 \u003d B 1 + C 1 + D 1.

    Множеството (0,1) на променливите (x2,y2) се получава от множествата (0,1), (1,0) и (1,1) на променливите (x1,y1). Тези. B 2 \u003d B 1 + C 1 + D 1.

    Като се аргументираме по подобен начин, отбелязваме, че C 2 \u003d B 1 + C 1 + D 1. D2 = D1.

    Така получаваме рекурсивни формули:

    A i+1 = B i + C i + D i

    B i+1 = B i + C i + D i

    C i+1 = B i + C i + D i

    D i+1 = A i + B i + C i + D i

    Да направим маса

    Комплекти Символ. Формула

    Брой комплекти

    i=1 i=2 i=3 i=4 i=5 i=6 i=7
    (0,0) A i Ai+1 =Bi +Ci +Di 0 3 7 15 31 63 127
    (0,1) B i B i+1 = B i + C i + D i 1 3 7 15 31 63 127
    (1,0) C i C i+1 = B i + C i + D i 1 3 7 15 31 63 127
    (1,1) D i D i+1 =D i 1 1 1 1 1 1 1

    Последното уравнение (x7 ∨ y7) = 1 е изпълнено от всички комплекти, с изключение на тези, в които x7=0 и y7=0. В нашата таблица броят на тези набори е A 7 .

    Тогава общият брой серии е B 7 + C 7 + D 7 = 127+127+1 = 255

    Отговор: 255