{"id":33941,"date":"2021-04-21T13:00:29","date_gmt":"2021-04-21T13:00:29","guid":{"rendered":"https:\/\/toposuranos.com\/material\/?p=33941"},"modified":"2025-08-01T02:48:08","modified_gmt":"2025-08-01T02:48:08","slug":"normalform-algorithmus-und-anwendungen","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/toposuranos.com\/material\/de\/normalform-algorithmus-und-anwendungen\/","title":{"rendered":"Normalform-Algorithmus und Anwendungen"},"content":{"rendered":"<p><center><\/p>\n<h1>Normalform-Algorithmus und Anwendungen<\/h1>\n<p><\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong>ZUSAMMENFASSUNG<\/strong><br \/><em>In dieser Lektion betrachten wir den FND\/FNC-Algorithmus, der es uns erm\u00f6glicht, aus jedem Ausdruck der Aussagenlogik seinen \u00e4quivalenten Ausdruck in konjunktiver oder disjunktiver Normalform zu finden. Wir beginnen mit der Erkl\u00e4rung der drei Schritte, aus denen dieser Algorithmus besteht: der Eliminierung von Implikationen und \u00c4quivalenzen, der Beseitigung von doppelten Negationen und der Anwendung der Distributivit\u00e4t, je nachdem, ob wir eine KNF oder DNF erhalten m\u00f6chten. Au\u00dferdem pr\u00e4sentieren wir Beispiele zur Anwendung dieses Algorithmus auf konkrete Ausdr\u00fccke. Anschlie\u00dfend behandeln wir, wie man die Normalform aus Wahrheitstabellen mithilfe einfacher und zusammengesetzter Schalter sowie schwarzer K\u00e4sten erh\u00e4lt. Daf\u00fcr werden Konzepte wie Kabel, Knoten, einfache Schalter, zusammengesetzte Schalter und schwarze K\u00e4sten verwendet. Abschlie\u00dfend werden Beispiel\u00fcbungen vorgestellt, in denen Informationen aus einer Wahrheitstabelle zusammengefasst und die DNF sowie KNF extrahiert werden sollen, die das Verhalten eines Ger\u00e4ts reproduzieren. Au\u00dferdem soll ein zusammengesetzter Schalter entworfen werden, der das gleiche Verhalten wie das gegebene Ger\u00e4t aufweist.<\/em><\/p>\n<p><\/center><br \/>\n<\/p>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong>LERNZIELE:<\/strong><br \/>\nAm Ende dieser Lektion wird der\/die Studierende in der Lage sein:\n<\/p>\n<ol>\n<li><strong>den<\/strong> FND\/FNC-Algorithmus auf konkrete Ausdr\u00fccke anzuwenden, um deren konjunktive und disjunktive Normalformen zu finden.<\/li>\n<li><strong>den<\/strong> Einsatz einfacher und zusammengesetzter Schalter in der Aussagenlogik zu verstehen.<\/li>\n<li><strong>die<\/strong> Struktur zusammengesetzter Schalter und schwarzer K\u00e4sten zu identifizieren.<\/li>\n<li><strong>die<\/strong> Wahrheitstabelle zu verwenden, um Informationen \u00fcber ein Ger\u00e4t zusammenzufassen.<\/li>\n<li><strong>die<\/strong> DNF und KNF eines Ger\u00e4ts aus seiner Wahrheitstabelle zu extrahieren.<\/li>\n<li><strong>einen<\/strong> zusammengesetzten Schalter zu entwerfen, der dasselbe Verhalten wie ein gegebenes Ger\u00e4t aufweist.<\/li>\n<\/ol>\n<p style=\"text-align:center;\"><strong>INHALTSVERZEICHNIS<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\">DER FND\/FNC-ALGORITHMUS<\/a><br \/>\n<a href=\"#2\">ALGORITHMUS ZUR BESTIMMUNG DER NORMALFORM AUS WAHRHEITSTABELLEN: SCHWARZE K\u00c4STEN UND ZUSAMMENGESETZTE SCHALTER<\/a><br \/>\n<a href=\"#3\">BEISPIEL\u00dcBUNGEN<\/a><\/p>\n<p><center><iframe class=\"lazyload\" width=\"560\" height=\"315\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/aEQ2WFB4dls\" title=\"YouTube video player\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/center><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Obwohl wir gezeigt haben, dass alle Ausdr\u00fccke der Aussagenlogik \u00e4quivalent zu einer <strong>Normalform<\/strong> sind, haben wir bisher nichts dar\u00fcber gesagt, wie man solche Normalformen findet. Um dies zu erreichen, betrachten wir einen Algorithmus, dessen Ziel es ist, Ausdr\u00fccke in Normalform zu erzeugen, und schlie\u00dflich untersuchen wir die Anwendungen, die sich aus diesen Themen ergeben.<\/p>\n<p><a name=\"1\"><\/a><\/p>\n<h2>Der FND\/FNC-Algorithmus<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=aEQ2WFB4dls&amp;t=107s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Der FND\/FNC-Algorithmus ist eine Abfolge von Schritten, <\/strong><\/a>mit denen du aus jedem Ausdruck der Aussagenlogik den \u00e4quivalenten Ausdruck in DNF oder KNF (je nach Bedarf) finden kannst. Er wird wie folgt durchgef\u00fchrt:<\/p>\n<ul style=\"text-align: justify;\">\n<li><strong>SCHRITT 1:<\/strong> Ersetze alle Teil-Ausdr\u00fccke der Form <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(F\\rightarrow G)<\/span><\/span> durch <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(\\neg F\\vee G),<\/span><\/span> ebenso wie <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(F\\leftrightarrow G).<\/span><\/span> Wiederhole diesen Schritt, bis alle Implikationen und \u00c4quivalenzen eliminiert sind.<\/li>\n<li><strong>SCHRITT 2:<\/strong> Eliminiere doppelte Negationen und wende die de-Morgan-Gesetze an, wo m\u00f6glich. Folgende Ersetzungen sind durchzuf\u00fchren:\n<ul style=\"text-align: justify;\">\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\neg\\neg G \\longmapsto G<\/span><\/span><\/li>\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\neg(G\\wedge H) \\longmapsto (\\neg G \\vee \\neg H)<\/span><\/span><\/li>\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\neg(G\\vee H) \\longmapsto (\\neg G \\wedge \\neg H)<\/span><\/span><\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: justify;\">Wenn keine Teil-Ausdr\u00fccke der Form <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\neg\\neg G,<\/span><\/span> <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\neg(G \\wedge H)<\/span><\/span> oder <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\neg(G \\vee H)<\/span><\/span> mehr vorhanden sind, fahre mit Schritt 3 fort.<\/p>\n<\/li>\n<li><strong>SCHRITT 3:<\/strong> Dieser Schritt unterteilt sich je nachdem, ob man zu einer DNF oder KNF gelangen m\u00f6chte:\n<ul>\n<li><strong>Wenn eine KNF gew\u00fcnscht ist:<\/strong>\n<p style=\"text-align: justify;\">Verwende die <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\vee<\/span><\/span>-Distribution, wo immer m\u00f6glich. Folgende Ersetzungen sind anzuwenden:<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\left.\\begin{matrix}G\\vee(H\\wedge K) \\\\ \\\\ (H\\wedge K)\\vee G \\end{matrix} \\right\\} \\longmapsto (G\\vee H)\\wedge (G\\vee K)<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Wenn keine Ausdr\u00fccke der Form <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">G\\vee(H\\wedge K)<\/span><\/span> oder <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(H\\wedge K)\\vee G<\/span><\/span> mehr vorhanden sind, wurde die KNF erreicht.<\/p>\n<\/li>\n<li><strong>Wenn eine DNF gew\u00fcnscht ist:<\/strong>\n<p style=\"text-align: justify;\">Verwende die <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\wedge<\/span><\/span>-Distribution, wo immer m\u00f6glich. Folgende Ersetzungen sind anzuwenden:<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">\\left.\\begin{matrix}G\\wedge(H\\vee K) \\\\ \\\\ (H\\vee K)\\wedge G \\end{matrix} \\right\\} \\longmapsto (G\\wedge H)\\vee (G\\vee K)<\/span><\/span><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Wenn keine Ausdr\u00fccke der Form <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">G\\wedge(H\\vee K)<\/span><\/span> oder <span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(H\\vee K)\\wedge G<\/span><\/span> mehr vorhanden sind, wurde die DNF erreicht.<\/p>\n<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<h3>Beispiele<\/h3>\n<p style=\"text-align: justify;\">Wende den FND\/FNC-Algorithmus auf die folgenden Ausdr\u00fccke an, um ihre konjunktive und disjunktive Normalform zu finden.<\/p>\n<ol style=\"text-align: justify;\">\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">(A\\rightarrow (B\\rightarrow A))<\/span><\/span> <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=aEQ2WFB4dls&amp;t=436s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>[L\u00d6SUNG]<\/strong><\/a><\/li>\n<li><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">((A\\vee B)\\rightarrow(\\neg B \\wedge A))<\/span><\/span> <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=aEQ2WFB4dls&amp;t=665s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>[L\u00d6SUNG]<\/strong><\/a><\/li>\n<\/ol>\n<p><a name=\"2\"><\/a><\/p>\n<h2>Algorithmus zur Bestimmung der Normalform aus Wahrheitstabellen: Schwarze K\u00e4sten und Zusammengesetzte Schalter<\/h2>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=aEQ2WFB4dls&amp;t=915s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Der FND\/FNC-Algorithmus erlaubt es uns,<\/strong><\/a> f\u00fcr jeden Ausdruck der Aussagenlogik seinen \u00e4quivalenten Ausdruck in Normalform zu finden. Es gibt jedoch Situationen, in denen kein Anfangsausdruck vorhanden ist, mit dem man arbeiten k\u00f6nnte. Das ist etwa der Fall, wenn wir nur das Ergebnis einer Wahrheitstabelle eines Ausdrucks <span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">F<\/span> haben, dessen propositionaler Aufbau unbekannt ist. Dies in Worten zu erkl\u00e4ren ist ein langwieriger Prozess; die Methode l\u00e4sst sich jedoch viel besser durch Beispiele verdeutlichen. Deshalb folgen einige Beispiele, die ich im Video entwickle. Zuvor sollten jedoch die folgenden Konzepte betrachtet werden:<\/p>\n<ul style=\"text-align: justify;\">\n<li><strong>Kabel:<\/strong> Medium, durch das ein Signal flie\u00dft.<\/li>\n<li><strong>Knoten:<\/strong> Punkt, an dem sich drei oder mehr Kabel treffen.<\/li>\n<li><strong>Einfacher Schalter:<\/strong> Ger\u00e4t, das die Zust\u00e4nde Ein (1) und Aus (0) annehmen kann, wobei es sich immer in genau einem dieser Zust\u00e4nde befindet. Der Zustand \u201eEin\u201c l\u00e4sst ein Signal durch, der Zustand \u201eAus\u201c blockiert es.<\/li>\n<li><strong>Zusammengesetzter Schalter:<\/strong> Ger\u00e4t, das aus einfachen Schaltern und Kabeln besteht.<\/li>\n<li><strong>Black Box (Schwarze Kiste):<\/strong> Ein beliebiges Ger\u00e4t, dessen innere Struktur nicht beobachtet werden kann.<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=aEQ2WFB4dls&amp;t=1361s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Einfache Schalter werden modelliert<\/strong><\/a> durch aussagenlogische Variablen, zusammengesetzte durch Ausdr\u00fccke der Aussagenlogik. Die einfachsten F\u00e4lle ergeben sich durch die Disjunktions- und Konjunktionsverkn\u00fcpfungen, wie sie im Folgenden dargestellt sind.<\/p>\n<h3>Schematische Darstellung der Konjunktion<\/h3>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-xK_trhHRmzw\/YHeQhyDxUBI\/AAAAAAAAE48\/VUFuzNDMtBslDTcM7X2UlrmSzJ_evD4-ACLcBGAsYHQ\/s0\/conectorY.PNG\" alt=\"Konjunktionsverbinder\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"901\" height=\"407\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-xK_trhHRmzw\/YHeQhyDxUBI\/AAAAAAAAE48\/VUFuzNDMtBslDTcM7X2UlrmSzJ_evD4-ACLcBGAsYHQ\/s0\/conectorY.PNG\" alt=\"Konjunktionsverbinder\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"901\" height=\"407\" \/><\/noscript><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-alLO75lFiw8\/YHeQiiHLF-I\/AAAAAAAAE5I\/yN2bqhtGxtIAzpLLAus5PLTMbse5uA2BwCLcBGAsYHQ\/s0\/tablaConectorY.PNG\" alt=\"Tabelle Konjunktionsverbinder\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"1041\" height=\"420\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-alLO75lFiw8\/YHeQiiHLF-I\/AAAAAAAAE5I\/yN2bqhtGxtIAzpLLAus5PLTMbse5uA2BwCLcBGAsYHQ\/s0\/tablaConectorY.PNG\" alt=\"Tabelle Konjunktionsverbinder\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"1041\" height=\"420\" \/><\/noscript><\/p>\n<h3>Schematische Darstellung der Disjunktion<\/h3>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-xLVAp74wmRE\/YHeQh1p67rI\/AAAAAAAAE5A\/QRB4g9BENGgj4Jqw6Lee200YT02fUaaIQCLcBGAsYHQ\/s0\/conectorO.PNG\" alt=\"Disjunktionsverbinder\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"1077\" height=\"661\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-xLVAp74wmRE\/YHeQh1p67rI\/AAAAAAAAE5A\/QRB4g9BENGgj4Jqw6Lee200YT02fUaaIQCLcBGAsYHQ\/s0\/conectorO.PNG\" alt=\"Disjunktionsverbinder\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"1077\" height=\"661\" \/><\/noscript><\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-ZhxmnR7oxZU\/YHeQiDdLT_I\/AAAAAAAAE5E\/Gbh-I7c6yWwif685Z4GRLO_6iHMT3_yrQCLcBGAsYHQ\/s0\/tablaConectorO.PNG\" alt=\"Tabelle Disjunktionsverbinder\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"1135\" height=\"598\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-ZhxmnR7oxZU\/YHeQiDdLT_I\/AAAAAAAAE5E\/Gbh-I7c6yWwif685Z4GRLO_6iHMT3_yrQCLcBGAsYHQ\/s0\/tablaConectorO.PNG\" alt=\"Tabelle Disjunktionsverbinder\" class=\"alignnone size-full lazyload\" width=\"1135\" height=\"598\" \/><\/noscript><\/p>\n<p><a name=\"3\"><\/a><\/p>\n<h2>Beispiel\u00fcbungen<\/h2>\n<ol style=\"text-align: justify;\">\n<li>Gegeben ist ein Ger\u00e4t, das aus einer Black Box und 4 geordneten Schaltern besteht. Die Aktivierung des Ger\u00e4ts erfolgt unter folgenden Bedingungen:\n<ul>\n<li><strong>Bedingung 1:<\/strong> Es wird aktiviert, wenn zwei aufeinanderfolgende Schalter eingeschaltet sind. Diese Bedingung ist jedoch nicht mehr g\u00fcltig, wenn drei aufeinanderfolgende Schalter eingeschaltet sind.<\/li>\n<li><strong>Bedingung 2:<\/strong> Es wird aktiviert, wenn alle Schalter ausgeschaltet sind.<\/li>\n<li><strong>Ausnahme:<\/strong> Wenn keine der obigen Bedingungen erf\u00fcllt ist, wird das Ger\u00e4t ausgeschaltet.<\/li>\n<\/ul>\n<p style=\"text-align: justify;\">a) Fasse diese Informationen in einer Wahrheitstabelle zusammen. <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=aEQ2WFB4dls&amp;t=2158s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>[L\u00d6SUNG]<\/strong><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">b) Leite aus der Wahrheitstabelle die DNF und KNF ab, die das Verhalten der Maschine reproduzieren. <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=aEQ2WFB4dls&amp;t=2283s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>[L\u00d6SUNG]<\/strong><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">c) Verwende die im vorherigen Schritt erhaltene KNF oder DNF (die einfachere von beiden), um einen zusammengesetzten Schalter zu entwerfen, der das gleiche Verhalten wie das Ger\u00e4t aufweist. <a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=aEQ2WFB4dls&amp;t=2402s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>[L\u00d6SUNG]<\/strong><\/a><\/p>\n<\/li>\n<li>Dasselbe wie in der vorherigen Aufgabe, nur dass das Ger\u00e4t jetzt 5 Schalter besitzt. <strong>[HERAUSFORDERUNG F\u00dcR DIE LESERIN \/ DEN LESER]<\/strong><\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Normalform-Algorithmus und Anwendungen ZUSAMMENFASSUNGIn dieser Lektion betrachten wir den FND\/FNC-Algorithmus, der es uns erm\u00f6glicht, aus jedem Ausdruck der Aussagenlogik seinen \u00e4quivalenten Ausdruck in konjunktiver oder disjunktiver Normalform zu finden. 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