ข้ามไปเนื้อหา

ผลต่างระหว่างรุ่นของ "พีชคณิตแบบบูล"

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี
เนื้อหาที่ลบ เนื้อหาที่เพิ่ม
YurikBot (คุย | ส่วนร่วม)
robot Adding: gl
JasperBot (คุย | ส่วนร่วม)
แทนที่ {lang-??} ด้วย {langx|??}
 
(ไม่แสดง 43 รุ่นระหว่างกลางโดยผู้ใช้ 28 คน)
บรรทัด 1: บรรทัด 1:
{{ต้องการอ้างอิง}}
ใน [[คณิตศาสตร์]]และ[[วิทยาการคอมพิวเตอร์]] '''พีชคณิตแบบบูล''', '''พีชคณิตบูลีน''' หรือ '''แลตทิซแบบบูล''' คือ [[โครงสร้างเชิงพีชคณิต]]ที่รวบรวมแก่นความหมายของการดำเนินการทาง[[ตรรกศาสตร์]] นั่นคือ [[ตัวดำเนินการและ|AND]], [[ตัวดำเนินการหรือ|OR]], และ[[ตัวดำเนินการนิเสธ|NOT]] รวมไปถึงการดำเนินการ[[ทฤษฎีเซต|ทางเซต]] นั่นคือ[[อินเตอร์เซกชัน]], [[ยูเนียน]] และ[[ส่วนเติมเต็ม (ทฤษฎีเซต)|ส่วนเติมเต็ม]]
ใน[[คณิตศาสตร์]]และ[[คณิตตรรกศาสตร์]] '''พีชคณิตแบบบูล''' (หรือเรียกชื่ออื่นว่า '''พีชคณิตบูลเลียน''' หรือ '''แลตทิซแบบบูล''') ({{langx|en|Boolean algebra}}) คือโครงสร้างเชิงพีชคณิตซึ่งเป็นการรวบรวมแก่นความหมายของการดำเนินการทาง[[ตรรกศาสตร์]]และ[[ทฤษฎีเซต]]
โดยชื่อ'''พีชคณิตแบบบูล'''นั้นตั้งตาม[[จอร์จ บูล]] ผู้พัฒนาพีชคณิตแบบนี้


พีชคณิตบูลีนเป็นสาขาของพีชคณิตซึ่งค่าของตัวแปรคือค่าความจริง จริงและเท็จ โดยปกติจะแสดงเป็น 1 และ 0 ตามลำดับ แต่ต่างจากพีชคณิตขั้นพื้นฐาน ที่ค่าของตัวแปรเป็นตัวเลขและการดำเนินการเฉพาะคือการบวกและการคูณ การดำเนินการหลักของพีชคณิตบูลีน ([[ตัวดำเนินการตรรกะ]]) คือ การรวม (และ) แสดงเป็น ∧ การไม่แยก (หรือ) แสดงเป็น ∨ และการปฏิเสธ (ไม่) แสดงเป็น ¬ เป็นวิธีการทางคณิตศาสตร์สำหรับอธิบายการดำเนินการเชิงตรรกะ ในลักษณะเดียวกับที่พีชคณิตขั้นพื้นฐานที่ใช้อธิบายการดำเนินการเชิงตัวเลข<ref name="givhal">{{Cite book|last1=Givant|first1=Steven|first2=Paul|last2=Halmos|authorlink2=Paul Halmos|year=2009|title=Introduction to Boolean Algebras|publisher=Undergraduate Texts in Mathematics, [[Springer Science+Business Media|Springer]]|isbn=978-0-387-40293-2}}</ref>
ชื่อของพีชคณิตนั้น ตั้งตาม[[จอร์จ บูล]] นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ที่[[มหาวิทยาลัย College Cork]] ผู้ที่นิยามพีชคณิตดังกล่าวขึ้นมาเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของระบบทางตรรกศาสตร์ในกลาง[[ศตวรรษที่ 19]] พีชคณิตแบบบูลนำเทคนิคทางพีชคณิตมาใช้กับนิพจน์ใน[[ตรรกศาสตร์เชิงประพจน์]] ในปัจจุบันพีชคณิตแบบบูลได้ถูกนำไปประยุกต์อย่างแพร่หลายในการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ ผู้ที่นำไปใช้คนแรกคือ[[คลาวด์ อี. แชนนอน]]ใน[[ศตวรรษที่ 20]]


พีชคณิตแบบบูล คิดค้นขึ้นโดย [[จอร์จ บูล]] (George Boole) ในหนังสือเล่มแรกของเขาเรื่อง ''The Mathematical Analysis of Logic'' (ค.ศ.1847) และมีเนื้อหาครบถ้วนมากขึ้นใน ''An Investigation of the Laws of Thought'' (ค.ศ.1854)<ref>{{Cite book|last=Boole|first=George|authorlink=George Boole|title=An Investigation of the Laws of Thought|publisher=Prometheus Books|origyear=1854|year=2003|isbn=978-1-59102-089-9}}</ref> พีชคณิตบูลีนเป็นหลักคณิตศาสตร์พื้นฐานในการพัฒนา[[อิเล็กทรอนิกส์|อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล]] และ ใช้ประยุกต์ในการเขียน[[ภาษาโปรแกรม]]สมัยใหม่ทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีการใช้พีชคณิตแบบบูลใน[[ทฤษฎีเซต]]และ[[สถิติศาสตร์]]<ref name="givhal2">{{Cite book|last1=Givant|first1=Steven|first2=Paul|last2=Halmos|authorlink2=Paul Halmos|year=2009|title=Introduction to Boolean Algebras|publisher=Undergraduate Texts in Mathematics, [[Springer Science+Business Media|Springer]]|isbn=978-0-387-40293-2}}</ref>
ตัวดำเนินการในพีชคณิตแบบบูลสามารถเขียนได้หลายแบบ โดยมากแล้วเราจะเขียนเป็น AND, OR, และ NOT ในการออกแบบวงจร NAND (NOT AND), NOR (NOT OR) และ XOR (eXclusive OR) ก็มีการใช้ทั่วไป [[นักคณิตศาสตร์]] มักใช้ + สำหรับ OR และ · แทน AND (เนื่องจากตัวดำเนินการเหล่านี้มีลักษณะคล้ายคลึงกับการบวก และการคูณ ใน[[โครงสร้างเชิงพีชคณิต]]อื่นๆ) และเขียน NOT ด้วยเส้นขีดเหนือนิพจน์ที่ถูกนิเสธ


== นิยาม ==
== ประวัติ ==
[[จอร์จ บูล]] นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ที่[[ยูนิเวอร์ซิตีคอลเลจ คอร์ก]] ผู้ที่นิยามพีชคณิตดังกล่าวขึ้นมาเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของระบบทางตรรกศาสตร์ในกลาง[[คริสต์ศตวรรษที่ 19]] พีชคณิตแบบบูลนำเทคนิคทางพีชคณิตมาใช้กับนิพจน์ใน[[ตรรกศาสตร์เชิงประพจน์]] ในปัจจุบันพีชคณิตแบบบูลได้ถูกนำไปประยุกต์อย่างแพร่หลายในการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ ผู้ที่นำไปใช้คนแรกคือ[[คลาวด์ อี. แชนนอน]] นักวิทยาศาสตร์แห่งห้องทดลองเบลล์ (Bell Laboratory) ใน[[คริสต์ศตวรรษที่ 20]] โดยนำมาใช้ในการวิเคราะห์วงจรเน็ตเวิร์กที่ทำงานต่อกันหลายภาค เช่น วงจรของโทรศัพท์ เป็นต้น เมื่อมีการพัฒนาวงจร
คอมพิวเตอร์ขึ้นก็ได้มีการนำเอาพีชคณิตบูลีนมาใช้ในการคำนวณ ออกแบบ และอธิบายสภาวะการทำงานของสถานะวงจรภายในระบบคอมพิวเตอร์ โดยพีชคณิตบูลีนเป็นพื้นฐานสำคัญในการออกแบบวงจรตรรกของระบบดิจิทัล


== นิยาม ==
'''พีชคณิตแบบบูล''' คือ [[เซต]] ''A'' ที่ประกอบด้วย[[การดำเนินการทวิภาค]] คือ <math>\land</math> (AND) กับ <math>\lor</math> (OR), [[การดำเนินการเอกภาค]] คือ <math>\lnot</math> / ~ (NOT) และสมาชิกคือ 0 (FALSE) กับ 1 (TRUE)
'''พีชคณิตแบบบูล''' คือ [[เซต]] ''A'' ที่ประกอบด้วย[[การดำเนินการทวิภาค]] คือ <math>\land</math> (AND) กับ <math>\lor</math> (OR) , [[การดำเนินการเอกภาค]] คือ <math>\lnot</math> / ~ (NOT) และสมาชิกคือ 0 (FALSE) กับ 1 (TRUE)
ซึ่งสำหรับสมาชิก ''a'', ''b'' และ ''c'' ของเซต ''A'' จะมีคุณสมบัติเป็นไปตาม[[สัจพจน์]]เหล่านี้
ซึ่งสำหรับสมาชิก ''a'', ''b'' และ ''c'' ของเซต ''A'' จะมีคุณสมบัติเป็นไปตาม[[สัจพจน์]]เหล่านี้
{|class=wikitable

!สมบัติของ <math>\lor</math>!!สมบัติของ <math>\land</math>!!ชื่อเรียก
:{| cellpadding=5
|-
|<math> a \lor (b \lor c) = (a \lor b) \lor c </math>
|<math> a \land (b \land c) = (a \land b) \land c </math>
| <math> a \lor (b \lor c) = (a \lor b) \lor c </math>
| <math> a \land (b \land c) = (a \land b) \land c </math>
| [[การเปลี่ยนหมู่]]
| [[การเปลี่ยนหมู่]]
|-
|-
|<math> a \lor b = b \lor a </math>
| <math> a \lor b = b \lor a </math>
|<math> a \land b = b \land a </math>
| <math> a \land b = b \land a </math>
| [[การสลับที่]]
| [[การสลับที่]]
|-
|-
|<math> a \lor (a \land b) = a </math>
| <math> a \lor (a \land b) = a </math>
|<math> a \land (a \lor b) = a </math>
| <math> a \land (a \lor b) = a </math>
| absorption
| absorption
|-
|-
|<math> a \lor (b \land c) = (a \lor b) \land (a \lor c) </math>
| <math> a \lor (b \land c) = (a \lor b) \land (a \lor c) </math>
|<math> a \land (b \lor c) = (a \land b) \lor (a \land c) </math>
| <math> a \land (b \lor c) = (a \land b) \lor (a \land c) </math>
| [[การแจกแจง]]
| [[การแจกแจง]]
|-
|-
|<math> a \lor \lnot a = 1 </math>
| <math> a \lor \lnot a = 1 </math>
|<math> a \land \lnot a = 0 </math>
| <math> a \land \lnot a = 0 </math>
| [[ส่วนเติมเต็ม]]
| [[ส่วนเติมเต็ม]]
|}
|}
บรรทัด 34: บรรทัด 40:
สำหรับสมาชิก ''a'' และ ''b'' ใน ''A'' มันจะมีเอกลักษณ์ดังต่อไปนี้
สำหรับสมาชิก ''a'' และ ''b'' ใน ''A'' มันจะมีเอกลักษณ์ดังต่อไปนี้


{|class=wikitable
:{| cellpadding=5
!สมบัติของ <math>\lor</math>!!สมบัติของ <math>\land</math>!!ชื่อเรียก
|-
| <math> a \lor a = a</math>
| <math> a \lor a = a</math>
|<math> a \land a = a </math>
| <math> a \land a = a </math>
| [[นิจพล]] (idempotency)
| [[นิจพล]] (idempotency)
|-
|-
|<math> a \lor 0 = a </math>
| <math> a \lor 0 = a </math>
|<math> a \land 1 = a </math>
| <math> a \land 1 = a </math>
| rowspan=2 | [[มีขอบเขต]] (boundedness)
| rowspan = 2 | [[มีขอบเขต]] (boundedness)
|-
|-
|<math> a \lor 1 = 1 </math>
| <math> a \lor 1 = 1 </math>
|<math> a \land 0 = 0 </math>
| <math> a \land 0 = 0 </math>
|-
|-
|<math> \lnot 0 = 1 </math>
| <math> \lnot 0 = 1 </math>
|<math> \lnot 1 = 0 </math>
| <math> \lnot 1 = 0 </math>
| 0 และ 1 เป็นส่วนเติมเต็มกัน
| 0 และ 1 เป็นส่วนเติมเต็มกัน
|-
|-
|<math> \lnot (a \lor b) = \lnot a \land \lnot b</math>
| <math> \lnot (a \lor b) = \lnot a \land \lnot b</math>
|<math> \lnot (a \land b) = \lnot a \lor \lnot b</math>
| <math> \lnot (a \land b) = \lnot a \lor \lnot b</math>
| [[กฎเดอมอร์แกน]] (de Morgan's laws)
| [[กฎเดอมอร์แกน]] (de Morgan's laws)
|-
|-
| <math> \lnot \lnot a = a </math>
| <math> \lnot \lnot a = a </math>
|
|
| [[อาวัตนาการ]] (involution)
| [[วัตนาการ]] (involution)
|}
|}
== ตัวดำเนินการของบูลในรูปแบบต่างๆ ==

[[ไฟล์:Baops.gif|thumb|ตัวดำเนินการของบูล]]
== ตัวอย่าง ==
{|class=wikitable

!ตรรกศาสตร์!!ทฤษฏีเซต!!วงจรดิจิทัล
* พีชคณิตแบบบูลที่ประกอบด้วยสมาชิก 0 และ 1 จะมีนิยามดังนี้

{|
|-
|-
| <math>true</math>
| width="80" |
| <math>U</math> ([[เอกภพสัมพัทธ์]])
|
| <math>1</math>
{| border="1" cellpadding="4" cellspacing="0"
|-
|-
| <math>false</math>
! &and; || 0 || 1
| <math>\emptyset</math> ([[เซตว่าง]])
| <math>0</math>
|-
|-
| <math>\lor</math>
! 0
| <math>\cup</math>
| 0 || 0
| <math>+</math>
|-
|-
| <math>\land</math>
! 1
| <math>\cap</math>
| 0 || 1
| <math>\cdot</math>
|}
|}
| width="40" |
|
{| border="1" cellpadding="4" cellspacing="0"
|-
! &or; || 0 || 1
|-
! 0
| 0 || 1
|-
! 1
| 1 || 1
|}
|}
:*เรานำพีชคณิตแบบบูลไปใช้ใน[[ตรรกศาสตร์]]ได้ โดยตีความให้ 0 หมายถึง ''เท็จ'', 1 หมายถึง ''จริง'', &and; แทนคำว่า ''และ'', &or; แทนคำว่า ''หรือ'', และ &not; แทนคำว่า ''ไม่''

:*พีชคณิตแบบบูลที่มีสมาชิก 2 ตัวนั้น นำไปใช้ประโยชน์ในการออกแบบวงจรไฟฟ้าในงาน[[วิศวกรรมไฟฟ้า]]ได้ โดย 0 และ 1 แทนสถานะที่แตกต่างกันของ[[บิต]]ใน[[วงจรดิจิทัล]] นั่นก็คือสถานะ[[ศักย์ไฟฟ้า]]สูงและต่ำ

{{โครงคณิตศาสตร์}}


== การนำไปใช้ ==
[[Category:พีชคณิตแบบบูล| ]]
* เรานำพีชคณิตแบบบูลไปใช้ใน[[ตรรกศาสตร์]]ได้ โดยตีความให้ 0 หมายถึง ''เท็จ'', 1 หมายถึง ''จริง'', &and; แทนคำว่า ''และ'', &or; แทนคำว่า ''หรือ'', และ &not; แทนคำว่า ''ไม่''
[[Category:ทฤษฎีอันดับ]]
* พีชคณิตแบบบูลที่มีสมาชิก 2 ตัวนั้น นำไปใช้ประโยชน์ในการออกแบบวงจรไฟฟ้าในงาน[[วิศวกรรมไฟฟ้า]]ได้ โดย 0 และ 1 แทนสถานะที่แตกต่างกันของ[[บิต]]ใน[[วงจรดิจิทัล]] นั่นก็คือสถานะ[[ศักย์ไฟฟ้า]]สูงและต่ำ


== อ้างอิง ==
[[bg:Булева алгебра]]
[[หมวดหมู่:พีชคณิตแบบบูล| ]]
[[bn:বুলিয়ান বীজগণিত]]
[[หมวดหมู่:ทฤษฎีอันดับ]]
[[ca:Àlgebra de Boole]]
[[หมวดหมู่:วงจรดิจิทัล]]
[[cs:Booleova algebra]]
[[de:Boolesche Algebra]]
[[en:Boolean algebra]]
[[es:Álgebra de Boole]]
[[fa:جبر بولی]]
[[fr:Algèbre de Boole (logique)]]
[[gl:Álxebra de Boole]]
[[he:אלגברה בוליאנית]]
[[hr:Booleova algebra]]
[[id:Aljabar Boolean]]
[[io:Booleana algebro]]
[[it:Algebra di Boole]]
[[ja:ブール代数]]
[[lt:Būlio algebra]]
[[nl:Booleaanse algebra]]
[[pl:Algebra Boole'a]]
[[pt:Álgebra booleana]]
[[ru:Булева алгебра]]
[[sl:Booleova algebra]]
[[sr:Булова алгебра]]
[[sv:Boolesk algebra]]
[[tr:Boole cebiri]]
[[uk:Булева алгебра]]
[[zh:布尔代数]]

รุ่นแก้ไขปัจจุบันเมื่อ 01:11, 20 พฤศจิกายน 2567

ในคณิตศาสตร์และคณิตตรรกศาสตร์ พีชคณิตแบบบูล (หรือเรียกชื่ออื่นว่า พีชคณิตบูลเลียน หรือ แลตทิซแบบบูล) (อังกฤษ: Boolean algebra) คือโครงสร้างเชิงพีชคณิตซึ่งเป็นการรวบรวมแก่นความหมายของการดำเนินการทางตรรกศาสตร์และทฤษฎีเซต โดยชื่อพีชคณิตแบบบูลนั้นตั้งตามจอร์จ บูล ผู้พัฒนาพีชคณิตแบบนี้

พีชคณิตบูลีนเป็นสาขาของพีชคณิตซึ่งค่าของตัวแปรคือค่าความจริง จริงและเท็จ โดยปกติจะแสดงเป็น 1 และ 0 ตามลำดับ แต่ต่างจากพีชคณิตขั้นพื้นฐาน ที่ค่าของตัวแปรเป็นตัวเลขและการดำเนินการเฉพาะคือการบวกและการคูณ การดำเนินการหลักของพีชคณิตบูลีน (ตัวดำเนินการตรรกะ) คือ การรวม (และ) แสดงเป็น ∧ การไม่แยก (หรือ) แสดงเป็น ∨ และการปฏิเสธ (ไม่) แสดงเป็น ¬ เป็นวิธีการทางคณิตศาสตร์สำหรับอธิบายการดำเนินการเชิงตรรกะ ในลักษณะเดียวกับที่พีชคณิตขั้นพื้นฐานที่ใช้อธิบายการดำเนินการเชิงตัวเลข[1]

พีชคณิตแบบบูล คิดค้นขึ้นโดย จอร์จ บูล (George Boole) ในหนังสือเล่มแรกของเขาเรื่อง The Mathematical Analysis of Logic (ค.ศ.1847) และมีเนื้อหาครบถ้วนมากขึ้นใน An Investigation of the Laws of Thought (ค.ศ.1854)[2] พีชคณิตบูลีนเป็นหลักคณิตศาสตร์พื้นฐานในการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล และ ใช้ประยุกต์ในการเขียนภาษาโปรแกรมสมัยใหม่ทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีการใช้พีชคณิตแบบบูลในทฤษฎีเซตและสถิติศาสตร์[3]

ประวัติ

[แก้]

จอร์จ บูล นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ที่ยูนิเวอร์ซิตีคอลเลจ คอร์ก ผู้ที่นิยามพีชคณิตดังกล่าวขึ้นมาเพื่อเป็นส่วนหนึ่งของระบบทางตรรกศาสตร์ในกลางคริสต์ศตวรรษที่ 19 พีชคณิตแบบบูลนำเทคนิคทางพีชคณิตมาใช้กับนิพจน์ในตรรกศาสตร์เชิงประพจน์ ในปัจจุบันพีชคณิตแบบบูลได้ถูกนำไปประยุกต์อย่างแพร่หลายในการออกแบบทางอิเล็กทรอนิกส์ ผู้ที่นำไปใช้คนแรกคือคลาวด์ อี. แชนนอน นักวิทยาศาสตร์แห่งห้องทดลองเบลล์ (Bell Laboratory) ในคริสต์ศตวรรษที่ 20 โดยนำมาใช้ในการวิเคราะห์วงจรเน็ตเวิร์กที่ทำงานต่อกันหลายภาค เช่น วงจรของโทรศัพท์ เป็นต้น เมื่อมีการพัฒนาวงจร คอมพิวเตอร์ขึ้นก็ได้มีการนำเอาพีชคณิตบูลีนมาใช้ในการคำนวณ ออกแบบ และอธิบายสภาวะการทำงานของสถานะวงจรภายในระบบคอมพิวเตอร์ โดยพีชคณิตบูลีนเป็นพื้นฐานสำคัญในการออกแบบวงจรตรรกของระบบดิจิทัล

นิยาม

[แก้]

พีชคณิตแบบบูล คือ เซต A ที่ประกอบด้วยการดำเนินการทวิภาค คือ (AND) กับ (OR) , การดำเนินการเอกภาค คือ / ~ (NOT) และสมาชิกคือ 0 (FALSE) กับ 1 (TRUE) ซึ่งสำหรับสมาชิก a, b และ c ของเซต A จะมีคุณสมบัติเป็นไปตามสัจพจน์เหล่านี้

สมบัติของ สมบัติของ ชื่อเรียก
การเปลี่ยนหมู่
การสลับที่
absorption
การแจกแจง
ส่วนเติมเต็ม

สำหรับสมาชิก a และ b ใน A มันจะมีเอกลักษณ์ดังต่อไปนี้

สมบัติของ สมบัติของ ชื่อเรียก
นิจพล (idempotency)
มีขอบเขต (boundedness)
0 และ 1 เป็นส่วนเติมเต็มกัน
กฎเดอมอร์แกน (de Morgan's laws)
อวัตนาการ (involution)

ตัวดำเนินการของบูลในรูปแบบต่างๆ

[แก้]
ตัวดำเนินการของบูล
ตรรกศาสตร์ ทฤษฏีเซต วงจรดิจิทัล
(เอกภพสัมพัทธ์)
(เซตว่าง)

การนำไปใช้

[แก้]
  • เรานำพีชคณิตแบบบูลไปใช้ในตรรกศาสตร์ได้ โดยตีความให้ 0 หมายถึง เท็จ, 1 หมายถึง จริง, ∧ แทนคำว่า และ, ∨ แทนคำว่า หรือ, และ ¬ แทนคำว่า ไม่
  • พีชคณิตแบบบูลที่มีสมาชิก 2 ตัวนั้น นำไปใช้ประโยชน์ในการออกแบบวงจรไฟฟ้าในงานวิศวกรรมไฟฟ้าได้ โดย 0 และ 1 แทนสถานะที่แตกต่างกันของบิตในวงจรดิจิทัล นั่นก็คือสถานะศักย์ไฟฟ้าสูงและต่ำ

อ้างอิง

[แก้]
  1. Givant, Steven; Halmos, Paul (2009). Introduction to Boolean Algebras. Undergraduate Texts in Mathematics, Springer. ISBN 978-0-387-40293-2.
  2. Boole, George (2003) [1854]. An Investigation of the Laws of Thought. Prometheus Books. ISBN 978-1-59102-089-9.
  3. Givant, Steven; Halmos, Paul (2009). Introduction to Boolean Algebras. Undergraduate Texts in Mathematics, Springer. ISBN 978-0-387-40293-2.