德摩根定理

2025年3月17日 | 阅读 3 分钟

著名的数学家德摩根发明了布尔代数中两个最重要的定理。德摩根定理用于数学验证 NOR 门和负与门以及负或门和 NAND 门的等价性。这些定理在求解各种布尔代数表达式中起着重要作用。在下表中,定义了输入变量的每个组合的逻辑运算。

输入变量输出条件
AB并且NANDNOR
000101
010110
100110
111010

德摩根定理的规则由使用两个输入变量 x 和 y 的 和非的布尔表达式产生。德摩根的第一条定理说,如果我们对两个输入变量执行与运算,然后对结果执行非运算,结果将与该变量的补码的或运算相同。德摩根的第二条定理说,如果我们对两个输入变量执行或运算,然后对结果执行 运算,结果将与该变量的补码的与运算相同。

德摩根第一定理

根据第一个定理,与运算的补码结果等于该变量的补码的或运算。因此,它等同于 NAND 函数,是一个负或函数,证明了 (A.B)' = A'+B',我们可以使用下表来证明这一点。

输入每个项的输出
ABA.B(A.B)'A'B'A'A+B'
0001111
0101101
1001011
1110000

De-Morgans Theorem

德摩根第二定理

根据第二个定理,或运算的补码结果等于该变量的补码的与运算。因此,它等同于 NOR 函数,是一个负与函数,证明了 (A+B)' = A'.B',我们可以使用以下真值表来证明这一点。

输入每个项的输出
ABA+B(A+B)'A'B'A'.B'
0001111
0110100
1010010
1110000

De-Morgans Theorem

让我们举一些例子,其中我们取一些表达式并应用德摩根定理。

示例 1: (A.B.C)'

(A.B.C)'=A'+B'+C'

示例 2: (A+B+C)'

(A+B+C)'=A'.B'.C

示例 3: ((A+BC')'+D(E+F')')'

要将德摩根定理应用于此表达式,我们必须遵循以下表达式

1) 在完整表达式中,首先,我们找到可以应用德摩根定理的那些项,并将每个项视为单个变量。

De-Morgans Theorem
De-Morgans Theorem

所以,

De-Morgans Theorem

2) 接下来,我们应用德摩根第一定理。所以,

De-Morgans Theorem

3) 接下来,我们使用规则编号 9,即 (A=(A')') 来取消双杠。

De-Morgans Theorem

4) 接下来,我们应用德摩根第二定理。所以,

De-Morgans Theorem

5) 再次应用规则编号 9 来取消双杠

De-Morgans Theorem

现在,此表达式中没有我们可以应用任何规则或定理的项。所以,这是最终表达式。

示例 3: (AB'.(A + C))'+ A'B.(A + B + C')'

De-Morgans Theorem
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