Двої́ста бу́лева фу́нкція до булевої функції  — функція , яка визначається співвідношенням

Поняття «двоїстої функції» дуже важливе в теорії булевих функцій і широко в ній використовується:

за допомогою поняття двоїстої функції визначається принцип двоїстості для булевих функцій; за допомогою поняття двоїстої функції визначається клас самодвоїстих функцій, одним із п'яти передповних класів булевих функцій.

Функція, двоїста до двоїстої, збігається з початковою функцією, тобто . Функцію, двоїста до якої збігається з нею самою, називають самодвоїстою.

Приклади

Константи двоїсті одна до одної:

Тотожна функція самодвоїста:

Заперечення самодвоїсте:

Диз'юнкція двоїста до кон'юнкції:

Виключне або двоїсте до еквівалентності:

Імплікація двоїста до оберненої неімплікації:

Зворотна імплікація двоїста до коімплікації:

Штрих Шефера двоїстий до стрілки Пірса :

Мажоритарна функція самодвоїста:

Принцип двоїстості Введемо поняття двоїстої булевої формули. Нехай  — булева формула. Двоїста до неї формула індуктивно визначається так:

Якщо має вигляд , де  — змінна, то

Якщо має вигляд , де  — функція арності ,  — деякі формули, то

Принцип двоїстості: якщо формула задає відносно набору змінних функцію , то формула задає відносно набору змінних функцію .

З принципу двоїстості випливає таке: якщо виконується деяка тотожність , то двоїста до неї тотожність теж правильна. Це дає змогу виводити нові тотожності з відомих, просто замінивши всі функції в тотожності на двоїсті. Приклад:

Візьмемо істинну тотожність . Замінивши ліву та праву формули на двоїсті, отримаємо  — теж істинна тотожність.

Таку тотожність називають двоїстою тотожністю.

Для різних нормальних форм можна отримувати двоїсті до них форми. Наприклад, кожну функцію можна подати у вигляді диз'юнктивної нормальної форми. Подамо в ДНФ двоїсту до неї функцію , а потім за принципом двоїстості отримаємо подання . Ми отримали другу нормальну форму, перейшовши до двоїстої формули. Таку нормальну форму називають двоїстою нормальною формою до початкової нормальної форми. Двоїста нормальна форма до ДНФ — кон'юнктивна нормальна форма. Аналогічно можна отримати, наприклад, двоїсту форму до полінома Жегалкіна, яка також виглядатиме як многочлен, але роль множення в ній відіграватиме диз'юнкція, а роль додавання — еквівалентність. Таку нормальну форму називають кополіномом Жегалкіна.

Двоїсті системи функцій Поняття двоїстості поширюється на системи функцій. Нехай  — система булевих функцій. Двоїста система визначається так:

Прикладом двоїстих систем є, наприклад, клас функцій, що зберігають , та клас функцій, що зберігають . Класи лінійних, самодвоїстих, монотонних і всіх булевих функцій — самодвоїсті.

Для операції дуалізації систем істинні такі співвідношення:

якщо , то якщо , то

З третього співвідношення безпосередньо випливає, що

двоїста система до замкнутого класу — замкнутий клас; якщо система повна в замкнутому класі , то й повна в замкнутому класі ; якщо система базис у замкнутому класі , то й базис у замкнутому класі .

Тому для самодвоїстих замкнутих класів двоїста до базису система також є базисом. Приклади двоїстих базисів у :

и ; і ; и ;

Примітки

Література