Definisi Aljabar Boolean

Transkripsi

1 Aljabar Boolean 1

2 Definisi Aljabar Boolean Aljabar boolean merupakan aljabar yang berhubungan dengan variabel-variabel biner dan operasi-operasi logik. Variabel-variabel diperlihatkan dengan huruf-huruf alfabet, dan tiga operasi dasar dengan AND, OR dan NOT (komplemen). Dalam logika dikenal aturan sbb : Suatu keadaan tidak dapat dalam keduanya benar dan salah sekaligus Masing-masing adalah benar / salah. Suatu keadaan disebut benar bila tidak salah. Dalam ajabar boolean keadaan ini ditunjukkan dengan dua konstanta : LOGIKA 1 dan 2

3 Operasi logika NOT ( Invers ) Operasi merubah logika 1 ke dan sebaliknya x = x Tabel Operasi NOT X X 1 1 Simbol Operasi logika AND Operasi antara dua variabel (A,B) Operasi ini akan menghasilkan logika 1, jika kedua variabel tersebut berlogika 1 Simbol Tabel operasi AND A B A. B A A. B 1 1 B

4 Operasi logika OR Operasi antara 2 variabel (A,B) Operasi ini akan menghasilkan logika, jika kedua variabel tersebut berlogika. Simbol Tabel Operasi OR A A + B A B A + B 1 1 B

5 Operasi logika NOR Operasi ini merupakan operasi OR dan NOT, keluarannya merupakan keluaran operasi OR yang di inverter. Simbol Tabel Operasi NOR A A + B ( A + B ) A B ( A + B) 1 1 B Atau A ( A + B ) B 5

6 Operasi logika NAND Operasi logika ini merupakan gabungan operasi AND dan NOT, Keluarannya merupakan keluaran gerbang AND yang di inverter. Simbol Tabel Operasi NAND A A. B ( A. B ) A B ( A. B) B Atau A ( A. B ) B 6

7 Operasi logika EXOR akan menghasilkan keluaran 1 jika jumlah masukan yang bernilai 1 berjumlah ganjil. Simbol Tabel Operasi EXOR A Y A B A + B 1 1 B Operasi logika EXNOR Operasi ini akan menghasilkan keluaran 1 jika jumlah masukan yang bernilai 1 berjumlah genap atau tidak ada sama sekali. Simbol Tabel Operasi EXNOR A Y A B A + B 1 1 B

8 Soal Diketahui suatu rangkaan digital seperti di bawah ini : 8

9 Aksioma Aljabar Boolean Untuk setiap a, b, c B berlaku aksioma-aksioma atau hukumhukum yang tidak dibuktikan atau yang lebih dikenal dengan postulat Huntington Misalkan terdapat - Dua operator biner: + dan - Sebuah operator uner:. - B : himpunan yang didefinisikan pada operator +,, dan - dan 1 adalah dua elemen yang berbeda dari B. Maka (B, +,, ) disebut aljabar Boolean jika untuk setiap a, b, c B berlaku aksioma-aksioma atau postulat Huntington berikut: 9

10 1. Closure: (i) a + b B (ii) a b B 2. Identitas: (i) a + = a (ii) a 1 = a 3. Komutatif: (i) a + b = b + a (ii) a b = b. a 4. Distributif:(i) a (b + c) = (a b) + (a c) (ii) a + (b c) = (a + b) (a + c) 5. Komplemen 1 : (i) a + a = 1 (ii) a a = 1

11 Untuk mempunyai sebuah aljabar Boolean, harus diperlihatkan: 1. Elemen-elemen himpunan B, 2. Kaidah operasi untuk operator biner dan operator uner, 3. Memenuhi postulat Huntington. 11

12 Aljabar Boolean Dua-Nilai Aljabar Boolean dua-nilai: - B = {, 1} - operator biner, + dan - operator uner, - Kaidah untuk operator biner dan operator uner: a b a b a b a + b a a

13 Cek apakah memenuhi postulat Huntington: 1. Closure : jelas berlaku 2. Identitas: jelas berlaku karena dari tabel dapat kita lihat bahwa: (i) 1 + = 1 (ii) 1 = 3. Komutatif: jelas berlaku dengan melihat simetri tabel operator biner. 13

14 4. Distributif: (i) a (b + c) = (a b) + (a c) dapat ditunjukkan benar dari tabel operator biner di atas dengan membentuk tabel kebenaran: b c b + c a (b + c) a b a c (a b) + (a c) a

15 (ii) Hukum distributif a + (b c) = (a + b) (a + c) dapat ditunjukkan benar dengan membuat tabel kebenaran dengan cara yang sama seperti (i). 5. Komplemen: jelas berlaku (i) a + a = 1, karena + = + 1 = 1 dan = 1 + = 1 (ii) a a =, karena = 1 = dan 1 1 = 1 = Karena kelima postulat Huntington dipenuhi, maka terbukti bahwa B = {, 1} bersama-sama dengan operator biner + dan operator komplemen merupakan aljabar Boolean. 15

16 Ekspresi Boolean Misalkan (B, +,, ) adalah sebuah aljabar Boolean. Suatu ekspresi Boolean dalam (B, +,, ) adalah: (i) setiap elemen di dalam B, (ii) setiap peubah, (iii) jika e 1 dan e 2 adalah ekspresi Boolean, maka e 1 + e 2, e 1 e 2, e 1 adalah ekspresi Boolean Contoh: 1 a b a + b a b a (b + c) a b + a b c + b, dan sebagainya 16

17 Mengevaluasi Ekspresi Boolean Contoh: a (b + c) jika a =, b = 1, dan c =, maka hasil evaluasi ekspresi: (1 + ) = 1 1 = 1 Dua ekspresi Boolean dikatakan ekivalen (dilambangkan dengan = ) jika keduanya mempunyai nilai yang sama untuk setiap pemberian nilai-nilai kepada n peubah. Contoh: a (b + c) = (a. b) + (a c) 17

18 Contoh. Perlihatkan bahwa a + a b = a + b. Penyelesaian: a b a a b a + a b a + b Perjanjian: tanda titik ( ) dapat dihilangkan dari penulisan ekspresi Boolean, kecuali jika ada penekanan: (i) a(b + c) = ab + ac (ii) a + bc = (a + b) (a + c) (iii) a, bukan a 18

19 Prinsip Dualitas Misalkan S adalah kesamaan (identity) di dalam aljabar Boolean yang melibatkan operator +,, dan komplemen, maka jika pernyataan S* diperoleh dengan cara mengganti dengan + + dengan dengan 1 1 dengan dan membiarkan operator komplemen tetap apa adanya, maka kesamaan S* juga benar. S* disebut sebagai dual dari S. Contoh. (i) (a 1)( + a ) = dualnya (a + ) + (1 a ) = 1 (ii) a(a + b) = ab dualnya a + a b = a + b 19

20 Hukum-hukum Aljabar Boolean 1. Hukum identitas: (i) a + = a (ii) a 1 = a 2. Hukum idempoten: (i) a + a = a (ii) a a = a 3. Hukum komplemen: (i) a + a = 1 (ii) aa = 5. Hukum involusi: (i) (a ) = a 7. Hukum komutatif: (i) a + b = b + a (ii) ab = ba 9. Hukum distributif: (i) a + (b c) = (a + b) (a + c) (ii) a (b + c) = a b + a c 4. Hukum dominansi: (i) a = (ii) a + 1 = 1 6. Hukum penyerapan: (i) a + ab = a (ii) a(a + b) = a 8. Hukum asosiatif: (i) a + (b + c) = (a + b) + c (ii) a (b c) = (a b) c 1. Hukum De Morgan: (i) (a + b) = a b (ii) (ab) = a + b 11. Hukum /1 (i) = 1 (ii) 1 = 2

21 Contoh. Buktikan (i) a + a b = a + b dan (ii) a(a + b) = ab Penyelesaian: (i) a + a b = (a + ab) + a b (Penyerapan) = a + (ab + a b) (Asosiatif) = a + (a + a )b (Distributif) = a + 1 b (Komplemen) = a + b (Identitas) (ii) adalah dual dari (i) 21

22 CONTOH : A B X A B X = (A.B). B = (A + B ). B = ( A.B ) + B.B = ( A.B ) + = A.B X = A.B ATAU A B X = A.B 22

23 Fungsi Boolean Fungsi Boolean (disebut juga fungsi biner) adalah pemetaan dari B n ke B melalui ekspresi Boolean, kita menuliskannya sebagai f : B n B yang dalam hal ini B n adalah himpunan yang beranggotakan pasangan terurut ganda-n di dalam daerah asal B. 23

24 Setiap ekspresi Boolean tidak lain merupakan fungsi Boolean. Misalkan sebuah fungsi Boolean adalah f(x, y, z) = xyz + x y + y z Fungsi f memetakan nilai-nilai pasangan terurut ganda-3 (x, y, z) ke himpunan {, 1}. Contohnya, (1,, 1) yang berarti x = 1, y =, dan z = 1 sehingga f(1,, 1) = = = 1. 24

25 Contoh. Contoh-contoh fungsi Boolean yang lain: 1. f(x, y) = x y + xy + y 2. f(x, y) = x y 3. f(x, y) = (x + y) 4. f(x, y, z) = xyz Setiap peubah di dalam fungsi Boolean, termasuk dalam bentuk komplemennya, disebut literal. Contoh: Fungsi h(x, y, z) = xyz pada contoh di atas terdiri dari 3 buah literal, yaitu x, y, dan z. 25

26 26 Contoh. Diketahui fungsi Booelan f(x, y, z) = xy z, nyatakan h dalam tabel kebenaran. Penyelesaian: x y z f(x, y, z) = xy z

27 Komplemen Fungsi 1. Cara pertama: menggunakan hukum De Morgan Hukum De Morgan untuk dua buah peubah, x 1 dan x 2, adalah Contoh. Misalkan f(x, y, z) = x(y z + yz), maka f (x, y, z) = (x(y z + yz)) = x + (y z + yz) = x + (y z ) (yz) = x + (y + z) (y + z ) 27

28 2. Cara kedua: menggunakan prinsip dualitas. Tentukan dual dari ekspresi Boolean yang merepresentasikan f, lalu komplemenkan setiap literal di dalam dual tersebut. Contoh. Misalkan f(x, y, z) = x(y z + yz), maka dual dari f: x + (y + z ) (y + z) komplemenkan tiap literalnya: x + (y + z) (y + z ) = f Jadi, f (x, y, z) = x + (y + z)(y + z ) 28

29 Aplikasi Aljabar Boolean 1. Jaringan Pensaklaran (Switching Network) Saklar: objek yang mempunyai dua buah keadaan: buka dan tutup. Tiga bentuk gerbang paling sederhana: 1. a x b Output b hanya ada jika dan hanya jika x dibuka x 2. a x y b Output b hanya ada jika dan hanya jika x dan y dibuka xy 3. a x b y c Output c hanya ada jika dan hanya jika x atau y dibuka x + y 29

30 Contoh rangkaian pensaklaran pada rangkaian listrik: 1. Saklar dalam hubungan SERI: logika AND Lampu A B Sumber tegangan 2. Saklar dalam hubungan PARALEL: logika OR A Lampu B Sumber Tegangan 3

31 2. Rangkaian Logika x y xy x y x+ y x x' Gerbang AND Gerbang OR Gerbang NOT (inverter) 31

32 Contoh. Nyatakan fungsi f(x, y, z) = xy + x y ke dalam rangkaian logika. Jawab: (a) Cara pertama x y xy x y x' x'y xy+x'y 32

33 (b) Cara kedua x y xy xy+x'y x' x'y (c) Cara ketiga x y xy xy+x'y x' x'y 33

34 Gerbang turunan x y (xy)' x y x + y Gerbang NAND Gerbang XOR x y (x+y)' x y (x + y)' Gerbang NOR Gerbang XNOR 34

35 x y (x + y)' ekivalen dengan x y x + y (x + y)' x' y' x'y' ekivalen dengan x y (x+y)' x' y' x' + y' ekivalen dengan x y (xy)' 35