Определите наибольшее натуральное число А, такое что выражение (X & A ≠ 0)→((X & 30 = 0) → (X & 20 ≠ 0)) тождественно истинно (то есть принимает значение 1 при любом натуральном значении переменной Х)?
Задача сводится к проверке, при каком A выражение
(X & A ≠ 0) → ((X & 30 = 0) → (X & 20 ≠ 0))
тождественно истинно для любого натурального X.
1) Упростим внутреннее импликацию.
- Пусть P = (X & A ≠ 0), Q = (X & 30 = 0), R = (X & 20 ≠ 0).
- Q → R эквивалентно (¬Q) ∨ R, то есть (X & 30 ≠ 0) ∨ (X & 20 ≠ 0).
Заметим, что множества битов 20 и 30: 30 = 11110₂ имеет единицы в битах 1,2,3,4, а 20 = 10100₂ имеет единицы в битах 2 и 4, которые входят в множество битов 30. Следовательно, если (X & 30) ≠ 0, то (X & 20) ≠ 0 может быть как истинным, так и ложным, но если (X & 30) = 0, то и (X & 20) = 0. Таким образом сумма (X & 30 ≠ 0) ∨ (X & 20 ≠ 0) эквивалентна просто (X & 30 ≠ 0).
Следовательно выражение тождественно истинно тогда, когда
(X & A ≠ 0) → (X & 30 ≠ 0).
2) Что требуется для выполнения этого импликационного условия для всех X?
Не существует такого X, у которого (X & A) ≠ 0, но (X & 30) = 0.
Это означает: любые единицы в A должны приходиться только на биты, которые присутствуют в 30. Иными словами, A должна быть подмножеством битовой маски 30.
Маска 30 в двоичном виде: 30 = 11110₂, то есть биты 1, 2, 3 и 4 (значения 2, 4, 8, 16).
3) Максимальное возможное A
Чтобы максимизировать A, используем все доступные биты из маски 30. Тогда
A = 2 + 4 + 8 + 16 = 30.
6) Проверка на корректность
Если A = 30, то для любого X, если (X & A) ≠ 0, то X имеет как минимум один из битов 1–4, т.е. (X & 30) ≠ 0. Следовательно импликация выполняется. Это и есть требуемая тождественность.
Ответ: наибольшее натуральное A равно 30.