布尔算术:数字逻辑中的加法、乘法与补运算
开始探索布尔代数,先加数:

前三和对熟悉初等加法者完全合理。最后和常使数字电子初学者困惑,因似违背普通算术规则。
它违背实数加法规则,但不违背布尔值。布尔代数中每量只能0或1;无“2”。故评估1+1,结果不可能为0,必须为1。
无论加两项还是多项,模式相同:

或门
注意第一组方程两项和匹配或门真值表。布尔加法对应逻辑或操作,亦由并联开关触点表示:




布尔数学无减法,因减法需负数,此域不存在。同理除法因本质复合减法被排除。
与门
布尔乘法遵循实数乘法规则:任何值乘0得0,乘1不变:

此组方程镜像与门真值表。因此布尔乘法直接映射逻辑与操作,亦由串联开关触点说明:




同常规代数,布尔代数用字母代表变量,但恒大写。因布尔变量只能0或1,它有补——相反值。如A=0,则A补为1。
补运算用变量上横杠表示,如下:

非门
记号中A补写作Aʹ或A̅。横杠符号比撇号更常用,后者也用于微积分。
补运算在电路中由非门或常闭继电器触点表示:


这些定义建立布尔算术基本规则:加法即或,乘法即与,补即非。减法和除法未定义。
下节探讨布尔恒等式。
复习:
- 布尔加法 ⇔ 或逻辑,并联开关触点。
- 布尔乘法 ⇔ 与逻辑,串联开关触点。
- 布尔补运算 ⇔ 非逻辑,常闭继电器触点。
相关练习:
- 布尔代数练习题
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