ДИАГРАММЫ ВEHHА

—графический способ задания и анализа логико-математических теорий и их формул. Строятся путем разбиения части плоскости на ячейки (подмножества) замкнутыми контурами (кривьми Жордана). В ячейках представляется информация, характеризующая рассматриваемую теорию или формулу. Цель построения диаграмм не только иллюстративная, но и операторная — алгоритмическая переработка информации. Аппарат диаграмм Венна обычно используется вместе с аналитическим.

Способ разбиения, количество ячеек, а также проблемы записи в них информации зависят от рассматриваемой теории, которая тоже может вводиться (описываться) графически—некоторыми диаграммами Венна, задаваемыми первоначально, в частности, вместе с алгоритмами их преобразований, когда одни диаграммы могут выступать как операторы, действующие на другие диаграммы. Напр., в случае классической логики высказываний для формул, составленных из n различных пропозициональных переменных, часть плоскости (универсум) делится на 2" ячеек, соответствующих конституэнтам (в конъюнктивной или в дизъюнктивной форме). Диаграммой Венна каждой формулы считается такая плоскость, в ячейках которой ставится (или не ставится) звездочка ». Так, формулу

(-la&.-.b&c) v (а&-А&с) v (-ia&b&-ic)

с тремя пропозициональными переменными a, b и с определяет диаграмма, изображенная на рисунке, где звездочки в ячейках соответствуют конъюнктивным составляющим этой совершенной нормальной дизъюнктивной формулы. Если отмеченных звездочками ячеек нет, то диаграмме Венна сопоставляется, напр., тождественно ложная формула, скажем, (а&-.а).

Индуктивный способ разбиения плоскости на 2" ячеек восходит к трудам английского логика Дж. Венна, называется способом Венна и состоит в следующем: 1. При п= 1, 2, 3 очевидным образом используются окружности. (На приведенном рисунке п=3.)

2. Предположим, что при n=k (k>3), указано такое расположение k фигур, что плоскость разделена на 2" ячеек. Тогда для расположения k 1 фигуры на этой плоскости достаточно, во-первых, выбрать незамкнутую кривую без точек самопересечения, т. е. незамкнутую кривую Жордана, принадлежащую границам всех 21 ячеек и имеющую с каждой из этих границ только один общий кусок. Во-вторых, обвести замкнутой кривой Жордана i так, чтобы кривая ij)k i проходила через все 211 ячейки и пересекала границу каждой ячейки только два раза.

Т.о. получится расположение n=k l фигур такое, что плоскость разделится на 2111 ячеек.

Для представления других логико-математических теорий метод венновских диаграмм расширяется. Сама теория записывается так, чтобы выделить элементы ее языка в пригодной для графического изображения форме. Напр., атомарные формулы классической логики предикатов записываются как слова вида Р(у1...Уг), где Р—предикатная. а У1, ..., Уг— предметные переменные, не обязательно различные; слово У1...Уг—предметный инфикс. Очевидный теоретико-множественный характер диаграмм Венна позволяет представлять и исследовать с их помощью, в частности, теоретико-множественные исчисления, напр., исчисление ZF теории множеств Цермело-Френкеля.

Графические методы в логике и математике развивались издавна. Таковы, в частности, логический квадрат, круги Эйлера и оригинальные диаграммы Л. Кэрролла. Однако метод диаграмм Венна существенно отличается от известного метода кругов Эйлера, используемого в традиционной силлогистике. В основе венновских диаграмм лежит идея разложения булевской функции на конституэнты — центральная в алгебре логики, обуславливающая их оперативный характер. Свои диаграммы Венн применял прежде всего для решения задач логики классов. Его диаграммы можно эффективно использовать и для решения задач логики высказываний и предикатов, обзора следствий из посылок, решения логических уравнений, а также друтивопросов, вплоть до проблемы разрешимости. Аппарат диаграмм Венна находит применение в приложениях математической логики и теории автоматов, в частности при решении задач, связанных с нейронными цепями и проблемой синтеза надежных схем из относительно мало надежных элементов.

Лит.: Мпп 1. Symbolic logic. L., 1881. Ed. 2, rev. L., 1894; Кузичев А. С. Диаграммы Венна. История и применения. М., 1968; Он же. Решение некоторых задач математической логики с помощью диаграмм Венна.—В кн.: Исследование логических систем. М., 1970.

А. С. Кузичев