布尔代数定律和规则

17 Mar 2025 | 6 分钟阅读

在简化布尔表达式时,布尔代数的定律和规则起着重要作用。在理解这些布尔代数的定律和规则之前,请先理解布尔运算的加法和乘法概念。

布尔加法

布尔代数的加法运算类似于或(OR)运算。在数字电路中,OR运算用于计算和项,而不使用AND运算。 A + B、A + B'、A + B + C' 和 A' + B + + D' 是一些“和项”的示例。当一个或多个文字为真时,和项的值为真;当所有文字都为假时,和项的值为假。

布尔乘法

布尔代数的乘法运算类似于与(AND)运算。在数字电路中,AND运算用于计算乘积,而不使用OR运算。 AB、AB、ABC 和 ABCD 是一些乘积项的示例。当所有文字都为真时,乘积项的值为真;当任何一个文字为假时,乘积项的值为假。

布尔代数定律

布尔代数有以下定律:

交换律

此定律指出,我们使用变量的顺序无关紧要。这意味着变量的顺序不影响结果。在布尔代数中,OR运算和加法运算是相似的。在下图中,OR门显示输入变量的顺序完全无关紧要。

对于两个变量,加法的交换律写为:

A+B = B+A

Laws and Rules of Boolean algebra

对于两个变量,乘法的交换律写为:

A.B = B.A

Laws and Rules of Boolean algebra

结合律

此定律指出,当变量优先级相同时,运算可以按任何顺序进行。例如 '*' 和 '/' 具有相同的优先级。在下图中,结合律应用于 2 输入 OR 门。

对于三个变量,加法的结合律写为:

A + (B + C) = (A + B) + C

Laws and Rules of Boolean algebra

对于三个变量,乘法的结合律写为:

A(BC) = (AB)C

根据此定律,当对两个或多个变量进行 AND 运算时,变量的组合顺序无关紧要。在下图中,结合律应用于 2 输入 AND 门。

Laws and Rules of Boolean algebra

分配律

根据此定律,如果我们对两个或多个变量执行 OR 运算,然后将结果与单个变量执行 AND 运算,则结果将类似于将该单个变量与每个变量执行 AND 运算,然后将该乘积执行 OR 运算。此定律解释了因式分解的过程。

对于三个变量,分配律写为:

A(B + C) = AB + AC

Laws and Rules of Boolean algebra

布尔代数规则

布尔代数有以下规则,主要用于操作和简化布尔表达式。这些规则在简化布尔表达式中起着重要作用。

1.A+0=A7.A.A=A
2.A+1=18.A.A'=0
3.A.0=09.A''=A
4.A.1=A10.A+AB=A
5.A+A=A11.A+A'B=A+B
6.A+A'=112.(A+B)(A+C)=A+BC

规则 1: A + 0 = A

假设;我们有一个输入变量 A,其值是 0 或 1。当我们与 0 执行 OR 运算时,结果将与输入变量相同。因此,如果变量值为 1,则结果为 1;如果变量值为 0,则结果为 0。从图上看,此规则可定义为:

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 2: (A + 1) = 1

假设;我们有一个输入变量 A,其值是 0 或 1。当我们与 1 执行 OR 运算时,结果将始终为 1。因此,如果变量值是 1 或 0,则结果将始终为 1。从图上看,此规则可定义为:

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 3: (A.0) = 0

假设;我们有一个输入变量 A,其值是 0 或 1。当我们与 0 执行 AND 运算时,结果将始终为 0。此规则指出,输入变量与 0 进行 AND 运算的结果始终为 0。从图上看,此规则可定义为:

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 4: (A.1) = A

假设;我们有一个输入变量 A,其值是 0 或 1。当我们与 1 执行 AND 运算时,结果将始终等于输入变量。此规则指出,输入变量与 1 进行 AND 运算的结果始终等于输入变量。从图上看,此规则可定义为:

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 5: (A + A) = A

假设;我们有一个输入变量 A,其值是 0 或 1。当我们与同一变量执行 OR 运算时,结果将始终等于输入变量。此规则指出,输入变量与其自身进行 OR 运算的结果始终等于输入变量。从图上看,此规则可定义为:

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 6: (A + A') = 1

假设;我们有一个输入变量 A,其值是 0 或 1。当我们与该变量的补码执行 OR 运算时,结果将始终等于 1。此规则指出,变量与其补码进行 OR 运算的结果始终为 1。从图上看,此规则可定义为:

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 7: (A.A) = A

假设;我们有一个输入变量 A,其值是 0 或 1。当我们与同一变量执行 AND 运算时,结果将始终等于该变量本身。此规则指出,变量与其自身进行 AND 运算的结果始终等于输入变量。从图上看,此规则可定义为:

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 8: (A.A') = 0

假设;我们有一个输入变量 A,其值是 0 或 1。当我们与该变量的补码执行 AND 运算时,结果将始终等于 0。此规则指出,变量与其补码进行 AND 运算的结果始终为 0。从图上看,此规则可定义为:

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 9: A = (A')'

此规则指出,如果我们对变量执行双重取反(两次补码),结果将与原始变量相同。因此,当我们对变量 A 取反时,结果为 A'。进一步,如果我们再次对 A' 取反,我们将得到 A,即原始变量。

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规则 10: (A + AB) = A

我们可以使用规则 2、规则 4 和分配律来证明此规则,如下所示:

A + AB = A(1 + B)                 提取公因式(分配律)
A + AB = A.1                 规则 2:(1 + B)= 1
A + AB = A                 规则 4:A .1 = A

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规则 11: A + AB = A + B

我们可以使用上述规则来证明此规则,如下所示:

A + AB = (A + AB)+ AB                 规则 10:A = A + AB
A+AB= (AA + AB)+ AB                 规则 7:A = AA
A+AB=AA +AB +AA +AB                 规则 8:添加 AA = 0
A+AB= (A + A)(A + B)                 提取公因式
A+AB= 1.(A + B)                 规则 6:A + A = 1
A+AB=A + B                 规则 4:去掉 1

Laws and Rules of Boolean algebra

规则 12: (A + B)(A + C) = A + BC

我们可以使用上述规则来证明此规则,如下所示:

(A + B)(A + C)= AA + AC + AB + BC                 分配律
(A + B)(A + C)= A + AC + AB + BC                 规则 7:AA = A
(A + B)(A + C)= A( 1 + C)+ AB + BC                 规则 2:1 + C = 1
(A + B)(A + C)= A.1 + AB + BC                 提取公因式(分配律)
(A + B)(A + C)= A(1 + B)+ BC                 规则 2:1 + B = 1
(A + B)(A + C)= A.1 + BC                 规则 4:A .1 = A
(A + B)(A + C)= A + BC

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