Нехай маємо деякі двійкові змінні та : . Введемо позначення .
Тоді змінну у прямому або інверсному вигляді можна задати як деякий вираз вигляду
при цьому справедлива рівність
. (1)
Доведемо справедливість формули (1). Дійсно, нехай тоді згідно з формулою (1) маємо:
.
Аналогічно, якщо , то
.
Твердження. Вираз дорівнює одиниці лише тоді, коли .
Справді, нехай або . Тоді згідно з формулою (1) маємо:
або .
Виходячи з наведеного твердження, можна показати, що кон’юнкція вигляду , де деякий двійковий набір, дорівнює одиниці, лише при умові, що .
Диз’юнктивне розвинення. Користуючись розглянутими виразами, можна довести наступну теорему.
Теорема. Будь-яку функцію алгебри логіки можна подати у вигляді
, (2)
де – символ узагальненої диз’юнкції на множині двійкових наборів , кількість яких дорівнює :
Формула (2) називається диз’юнктивним розвиненням функції алгебри логіки за k змінними.
Наслідок 1. Якщо , то функцію алгебри логіки можна подати у вигляді
. (3)
Перевіримо справедливість, одержаної формули безпосередньою перевіркою. Дійсно, при
при
Таким чином, ми одержали, що ліва частина рівності дорівнює правій частині при всіх значеннях змінної .
Наслідок 2. Якщо , то функцію алгебри логіки можна подати у вигляді
(4)
Наслідок 3. Якщо , то функцію алгебри логіки можна подати у вигляді
. (5)
Оскільки в формулі (5) логічне сумування здійснюється за всіма наборами, на яких функція дорівнює одиниці, то вона є не що інше як ДДНФ функції алгебри логіки, яку, як відомо, можна подати у вигляді
, (6)
де – мінтерми функції .
Кон’юнктивне розвинення. Оскільки формула диз’юнктивного розвинення (2) містить тільки операції , то застосувавши до неї принцип двоїстості, можемо одержати двоїсте зображення, яке називається кон’юнктивним розвиненням функціїза kзмінними, яке має вигляд:
, (7)
З формули (7) можна одержати формули кон’юнктивного розвинення, аналогічні до формул диз’юнктивного розвинення для однієї, двох і більше змінних. Зокрема, формули для , і мають вигляд:
, (8)
(9)
. (10)
В формулі (10) логічне множення здійснюється за всіма наборами, на яких функція дорівнює нулю, тобто за всіма макстермами, тому вона є не що інше як ДКНФ, яку можна подати у вигляді
, (11)
де – макстерми функції .
Приклад 11. Одержати диз’юнктивне розвинення функції за: 1) змінною ; 2) змінними і ; 3) всіма змінними.
Розв’язання. За наслідком 1:
2) Для одержання потрібного розкладу скористаємось наслідком 2, для чого обчислимо:
; ;
; .
Отже,
3) Для одержання потрібного розкладу скористаємось наслідком 3, для чого обчислимо:
; ;
; ;
; ;
; ;
; ;
; ;
; ;
; .
Таким чином,
Приклад 12. Одержати кон’юнктивне розвинення функції за: 1) змінною ; 2) змінними і ; 3) всіма змінними.
Розв’язання. 1) Для одержання розкладу за однією змінною , скористаємось формулою (7)
2) Для одержання потрібного розкладу скористаємось формулою (8), для чого обчислимо:
; ;
; .
Отже,
.
2) Для одержання потрібного розкладу скористаємось формулою (9), для чого обчислимо:
; ; ;
; ; ;
; .
Отже, .