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MATEMÁTICA Unidade de Aprendizagem 11 Lógica Proposicional (Parte 2) Avançar nos estudos de Lógica incrementando conhecimentos da lógica proposicional, por meio do estudo de várias equivalências lógicas e também do estudo de mais dois conectivos lógicos: condicional e bicondicional. Desenvolver competências relativas à lógica de várias proposições e de suas negações. Especificamente, nesta unidade, aprender a identificar afirmações equivalentes, além de lidar corretamente com situações em que a condicionalidade está presente. Assim como na UA 10, aplicar corretamente, em seu cotidiano comum e de gestor de empresas, as ferramentas da lógica. Realizar isso também nas equivalências lógicas, nas leis de Morgan e com os conectivos condicionais. 2 Lógica Proposicional (Parte 2) Apresentação Na UA 10 você aprendeu o que é uma proposição, e entendeu que, segundo as diretrizes da Lógica Clássica, ela pode ter apenas uma de duas classificações: verdadeira ou falsa. Você também trabalhou com palavras muito importantes da linguagem que são, dentro da Lógica Matemática, conectivos que ligam proposições, gerando as proposições compostas. Você aprendeu também a trabalhar com as tabelas verdade, que são bons instrumentos para se analisar todos os casos de uma afirmação, em termos de veracidade ou não daquilo que se está afirmando. Nesta UA 11 avançaremos nesse estudo, em especial, em quatro momentos mais amplos: primeiramente, apresentaremos a você uma pequena classificação das proposições, em termos de resultados em suas tabelas verdade. Mais especificamente, são nomes famosos na lógica das proposições, nas situações em que a tabela fica toda com F, toda com V ou então com valores F e V distribuídos ao longo dos casos. O segundo momento lidará com proposições compostas (envolvendo conectivos e, ou e ou...ou...) e suas respectivas negações. Nesse item verificaremos o que são proposições equivalentes. Por exemplo, se Agripino (gerente de uma metalúrgica de médio porte) afirma que “a empresa diminuiu os custos e aumentou as receitas”, mas Lucrécio (outro gerente da mesma empresa) fala que isso não é verdade, temos que pensar no seguinte: se Lucrécio estiver certo, então o que terá sido falso na afirmação de Agripino? A parte dos custos? A 3 parte das receitas? As duas coisas? Você verá que as tabelas verdade nos ajudarão a resolver esse dilema, que corresponde a um trabalho com as equivalências lógicas. O terceiro momento envolve conceitos associados a mais dois conectivos lógicos, completando o nosso estudo com eles. Já conhecemos o não, o ou, o e e o ou...ou.... Estudaremos o se... então... e também o se, e somente se. O conectivo se...então..., por exemplo, é bastante usado em nosso dia a dia, de forma intuitiva, mas sua importância nos levará a um estudo mais detalhado de seu uso. O quarto e último momento desta UA tratará de expandir as ideias discutidas até então para proposições compostas que possam ter mais de duas proposições simples; veremos como construir suas tabelas-verdade, com explicações bem ao modo “passo a passo”. Bem, estas são linhas gerais da Unidade de Aprendizagem que ora se inicia. Então... vamos começar! Para começar... Vamos fazer um “resumão” do que estudamos sobre Lógica na UA 10 para entrarmos aquecidos nesta UA 11: • Proposição simples é uma sentença declarativa, que pode ter apenas uma de duas classificações: verdadeira ou falsa. • A negação de uma proposição falsa é verdadeira; a negação de uma proposição verdadeira, é falsa. • Proposições compostas são conjuntos de proposições simples, ligadas por conectivos lógicos. Os conectivos são: “não”, “ou”, “e”, “ou...ou...” (estes estudados na UA 10) e estudaremos, nesta UA 11, o “se... então...” e o “se, e somente se”. 4 • Símbolos dos conectivos e associações com teoria dos conjuntos; reveja-os no Quadro 1: Quadro 1: Conectivos, símbolos da Lógica e dos Conjuntos Conectivo Simbologia da Lógica Simbologia dos Conjuntos NÃO ~A ¬A A̅ A’ A̅ E A ∧ B A ∩ B OU (inclusivo) A ∨ B A ∪ B OU (exclusivo), também usado como OU... OU... A ∨ B A △ B ou (A – B) ∪ (B – A) ou ainda (A ∪ B) – ( A ∩ B) • Reveja as tabelas-verdade já estudadas: Quadros 2 e 3: tabelas-verdade do não, do e, do ou inclusivo e do ou exclusivo. Agora, trabalharemos com a negação aplicada às proposições compostas que estudamos por meio do que chamaremos de equivalências lógicas. Mais adiante estenderemos todo esse estudo para proposições compostas com três ou mais proposições simples; antes disso, veremos também dois novos conectivos. Muito bem, vamos então a mais um conjunto de Fundamentos! A B A ∧ B A ∨ B A ∨ B V V V V F V F F V V F V F V V F F F F F A ~A V F F V 5 Fundamentos Em nosso estudo, algumas palavras são importantes para indicar tabelas- verdade famosas na Lógica. Aprecie esses casos (seções de 1.1 a 1.3) e verifique suas tabelas-verdade. 1. Classificações famosas de proposições compostas 1.1 Tautologia No dicionário da língua portuguesa de Francisco Silveira Bueno, tautologia é um “vício de linguagem que consiste em dizer a mesma coisa, por formas diferentes, repetidas vezes”. Em termos de lógica matemática, ocorre uma tautologia se a tabela verdade referente a uma fórmula lógica é constituída somente por conclusões verdadeiras, ou seja, “a última coluna” da tabela verdade é toda composta somente por V. Comecemos com um exemplo simples: “Juliana comeu repolho no almoço ou Juliana não comeu Repolho no almoço”. Você pensou: “que óbvio!”. Essa sua reação tem razão de existir, e isso mostra que você entendeu o que é uma Tautologia. Veja a tabela dessa proposição no Quadro 4, chamando de J a proposição simples “Juliana comeu repolho no almoço”: Quadro 4: tabela-verdade de J ∨ (~J) Veja mais um exemplo de tautologia: (A ∨ (~B)) ∨ (~A). J ~J J ∨ (~J) V F V F V V 6 Quadro 5: tabela-verdade de (A ∨ ~B) ∨ ~A Observe que, independentemente dos valores V ou F das proposições simples A e B, o valor da fórmula lógica dada é sempre verdadeiro. E será que é possível uma tabela ficar com todos os casos iguais a F? 1.2 Contradição (Contra-tautologia) Ao contrário da Tautologia, a Contradição ocorre quando a conclusão na tabela verdade é constituída somente por F. Um exemplo: Cleide foi ao cinema ontem e Cleide não foi ao cinema ontem. Você pensou: “que absurdo!”. Novamente, essa sua reação tem razão de existir, e isso mostra que você entendeu o que é uma Contradição. Veja a tabela verdade dessa proposição no Quadro 6, chamando de C a proposição simples “Cleide foi ao cinema ontem”: Quadro 6: tabelas-verdade de C = Cleide foi ao cinema ontem Veja mais um exemplo de Contradição: se fizermos a negação da tautologia mostrada no item anterior, ou seja, a negação de (A ∨ ~B) ∨ ~A, teremos uma tabela com todos os valores F ao seu final, como mostra o Quadro 7: A B ~B (A ∨ (~B)) ~A (A ∨ ~B) ∨ (~A) V V F V F V V F V V F V F V F F V V F F V V V V C ~C C ∧ ~C V F F F V F 7 Quadro 7: tabela-verdade de (A ∨ (~B)) ∨ (~A) e de sua negação E se não é Tautologia e nem Contradição... é Contingência. 1.3 Contingência Para fechar estas classificações, perceba que falta um caso: se a conclusão numa tabela verdade não é toda F e não é toda V, então ela terá a presença dos dois valores, V e F. A maioria das tabelas que inventamos aleatoriamente tem valores F e V na última coluna. Exemplo: (A ∨ (~B)) ∧ (~A) (veja Quadro 8): Quadro 8: tabela-verdade de (A ∨ ~B) ∧ ~A Muito bem, agora que aquecemos nosso pensamento lógico com essa classificação de proposições, vamos a exemplos mais “fortes” de proposiçõescompostas. Estudaremos proposições originalmente “diferentes”, mas que possuem a mesma tabela-verdade. E por isso são chamadas de equivalentes. A B ~B (A ∨ (~B)) ~A (A ∨ (~B)) ∨ (~A) ~((A ∨ (~B)) ∨ (~A)) V V F V F V F V F V V F V F F V F F V V F F F V V V V F A B ~B (A ∨ (~B)) ~A (A ∨ (~B)) ∧ (~A) V V F V F F V F V V F F F V F F V F F F V V V V 8 2. Proposições Equivalentes Duas proposições, formadas a partir das mesmas proposições simples, são chamadas equivalentes se elas possuem os mesmos valores lógicos finais na tabela verdade. Isso significa que, apesar destas proposições serem escritas de formas diferentes, elas transmitem a mesma informação. Para exemplificar, vamos retomar a ideia da negação da negação de uma proposição P que equivale à própria proposição P. Acompanhe a tabela verdade: Quadro 9: tabela verdade de ~(~P) Veja outro exemplo no Quadro 10: as proposições ~(A ∨ B) e (~A) ∧ (~B) são equivalentes. Quadro 10: valores lógicos de ~(A ∨ B) e (~A) ∧ (~B) P ~P ~(~P) V F V F V F A B A∨B ~(A ∨ B) ~A ~B ~A ∧ ~B V V V F F F F V F V F F V F F V V F V F F F F F V V V V 9 Há, no mínimo, duas situações em que é necessário o conhecimento da equivalência entre duas proposições: se existe ordem de precedência entre operações envolvidas (calma, já iremos explicar) e nas situações em que se deseja fazer a negação de uma proposição composta (também iremos detalhar). Hmmm... sabe que essa dica nos deu a possibilidade de construir outra dica? Veja a importância de uma leitura correta do símbolo da negação: CONCEITO Você viu que usamos a palavra “equivalentes” para tabelas que possuem a mesma conclusão, ao invés da palavra “iguais”? Explicado de modo razoavelmente informal, ficará fácil de entender: veja que a escrita ~(A ˅ B) não é idêntica à escrita (~A) ∧ (~B), porém, como elas têm a mesma tabela verdade, então possuem valores lógicos iguais, ou seja, são proposições equivalentes. DICA Para verificar se duas proposições formadas pelas mesmas proposições simples são equivalentes basta construir suas tabelas-verdade e verificar se possuem mesma conclusão (valores lógicos). DICA Perceba que a proposição (~Q ∧ P) não é equivalente a ~(Q ∧ P): na primeira escrita ocorre a negação apenas da proposição Q, enquanto na segunda escrita ocorreu a negação da conjunção Q ∧ P, percebeu? 10 Essa dica está relacionada com aquilo que chamamos de “precedência” das operações lógicas. No caso da escrita (~Q ∧ P) devemos primeiramente fazer a negação de Q, para depois construirmos a tabela do conectivo ∧. Porém, quando escrevemos ~(Q ∧ P), devemos fazer primeiramente a tabela do conectivo ∧ para depois executar a negação. Bem, é possível fazer um aprofundamento no tema “precedência dos conectivos lógicos”, mas isso fugiria um pouco dos objetivos deste texto. Caso deseje, você pode se aprofundar nesse tema consultando a literatura que consta nas referências, ou mesmo digitando expressões como “ordem de precedência de operações lógicas” ou “precedência de conectivos lógicos” em sites de busca; você verá que inúmeras opções serão oferecidas, mas boa parte delas focadas em estudos em linguagens da Informática. Para não haver dúvidas nas aplicações dos conectivos, usaremos os parênteses, quando necessário, embora algumas situações com a negação mereçam uma reflexão mais intensa (veja que no exemplo de ~Q ∧ P você deve usar a negação antes de pensar no conectivo “e”; em outras palavras, primeiramente se faz a negação de Q, e depois se aplica o conectivo ∧). Voltando ao tema desta seção, ou seja, as equivalências, mostraremos a você algumas equivalências importantes: (a) Propriedade Comutativa Perceba que os conectivos e e ou gozam da propriedade comutativa, ou seja, tanto A ∧ B como A ∨ B tem suas formas equivalentes se trocarmos a posição de A com B. Assim: • A ∧ B é equivalente a B ∧ A. • A ∨ B é equivalente a B ∨ A. 11 (b) Propriedade Associativa Até agora trabalhamos bastante com proposições compostas de duas proposições simples. A partir de agora começaremos a falar de proposições com mais de duas, ok? E para começar, veja que não é difícil perceber a validade das afirmações a seguir: • (A ∧ B) ∧ C é equivalente a A ∧ (B ∧ C) • (A ∨ B) ∨ C é equivalente a A ∨ (B ∨ C) Mais adiante, neste texto, abordaremos as tabelas-verdade para o caso de mais de três proposições simples. (c) Propriedade Distributiva De modo similar ao já estudado e revisto nessa “Dica”, veja como é fácil associar essa ideia aos conectivos a seguir (preste muita atenção, pois há conectivos e e ou nas duas expressões): • A ∧ (B ∨ C) é equivalente a (A ∧ B) ∨ (A ∧ C). • A ∨ (B ∧ C) é equivalente a (A ∨ B) ∧ (A ∨ C). No texto 1 de nosso Antena Parabólica apresentaremos a você as tabelas verdade destas duas equivalências. Não apresentamos agora, nesta seção, porque mais adiante falaremos com mais calma sobre a forma de construir uma tabela- verdade com mais de duas proposições simples, ok? Dica Note que você conhece a propriedade distributiva da multiplicação há muito tempo, para expressões numéricas e algébricas, as quais foram revisadas nas UAs 5 e 6: 𝐚 ⋅ ሺ𝐱 + 𝐲ሻ = 𝐚𝐱 + 𝐚𝐲 12 (d) As Leis de Morgan Ahá! Você está com a sensação de que já viu esse nome antes? Muito bem, você está com a sensação correta! Na UA 3 você viu as possíveis igualdades entre certas operações entre conjuntos, que envolviam o complementar de um conjunto. Veja quais foram: (1ª) 𝐴 ∪ 𝐵 = 𝐴 ∩ 𝐵 (2ª) 𝐴 ∩ 𝐵 = 𝐴 ∪ 𝐵 Usando a linguagem corrente para explicitar essas leis podemos dizer que: (1ª) O complementar da UNIÃO entre dois conjuntos A e B é igual à INTERSECÇÃO entre os complementares desses dois conjuntos. (2ª) O complementar da INTERSECÇÃO entre dois conjuntos A e B é igual à UNIÃO entre os complementares desses dois conjuntos. Mas por que será que estamos falando dessas leis de Conjuntos? Para responder a essa pergunta, lembre-se do fato de que a negação das proposições está fortemente associada ao complementar de um conjunto. Na verdade, teremos as mesmas LEIS DE MORGAN agora, para as proposições compostas; elas nos fazem entender como fica a negação de uma proposição que tem os conectivos e e ou. Veja como ficará: (1ª) ~(A ∧ B) é equivalente a (~A) ∨ (~B) (2ª) ~(A ∨ B) é equivalente a (~A) ∧ (~B) Veja como ficam essas duas leis, expressas de modo mais informal: (1ª) a negação do “e” é equivalente ao “ou” das negações de A e de B. (2ª) a negação do “ou” é equivalente ao “e” das negações de A e de B. Vamos verificar isso por meio do seguinte exemplo: 13 “Cláudia gosta do Museu do Ipiranga e caminha diariamente em seu parque”. Sejam as proposições: A = Cláudia gosta do Museu do Ipiranga. B = Cláudia caminha diariamente no Parque da Independência (nome do parque da Grande São Paulo que circunda o Museu do Ipiranga). A proposição anterior tem o formato A ∧ B. Sua negação é ~(A ∧ B), certo? Pela lei de Morgan vamos aplicar, na linguagem da lógica e na Língua Portuguesa, as duas maneiras de fazer a negação dessas preferências de Cláudia. Linguagem da Lógica: ~(A ∧ B) é equivalente a (~A) ∨ (~B). Língua Portuguesa (atenção aos conectivos!) “Não é verdade que Cláudia gosta do Museu do Ipiranga e caminha diariamente em seu parque” é equivalente a “Cláudia não gosta do Museu do Ipiranga ou não caminha diariamente em seu parque”. Agora por meio de tabela-verdade mostraremos que essa proposição, ou seja, ~(A ∧ B), é equivalente a (~A) ∨ (~B). Veja o Quadro 11 (ele possui todas as passagens da construção, primeiramente para ~(A ∧ B), posteriormente para (~A) ∨ (~B): Quadro 11: tabela-verdade para a 1ª lei de MorganPronto! Agora está provado que ~(A ∧ B) é equivalente a (~A) ∨ (~B). Mas confessamos a você, querido(a) estudante, que acreditamos que muitos colegas A B (A ∧ B) ~(A ∧ B) ~A ~B (~A) ∨ (~B) V V V F F F F V F F V F V V F V F V V F V F F F V V V V 14 seus imaginavam (talvez você também) que a negação de (A ∧ B) seria equivalente a (~A) ∧ (~B). Ou seja, muitos podem acreditar que a negação de “Cláudia gosta do Museu do Ipiranga e caminha diariamente em seu parque” seria “Cláudia não gosta do Museu do Ipiranga e não caminha diariamente em seu parque”. Seria! Mas não é, pois Cláudia pode não gostar do museu e (mas) gostar do parque! Está com vontade de por a mão na massa? Muito bom! Faça agora mesmo o seguinte: construa as tabelas verdade para a 2ª lei de Morgan, ou seja, “~(A ∨ B) é equivalente a (~A) ∧ (~B)”; basta seguir o modelo que está no quadro 11, você verá que não é difícil. Por ora, fecharemos esta seção com um “Papo Técnico” bem tranquilo, ok? PAPO TÉCNICO Há também algumas equivalências básicas (ou propriedades), que lhe serão fáceis de perceber: Idempotente: • A ∨ A é equivalente a A • A ∧ A é equivalente a A Proposições complementares: • A ∨ ~A é sempre verdadeira (tautologia) • A ∧ ~A é sempre falsa (contradição) Propriedade Elemento Neutro: • A ∨ (proposição falsa) resulta sempre o próprio valor de A. • A ∧ (proposição verdadeira) resulta sempre o próprio valor de A. 15 3. O condicional e o bicondicional 3.1 CONDICIONAL: “se...então...” O conectivo que estudaremos nesta seção tem uma natureza um pouco diferente do e e do ou que estudamos: por questões de linguagem, devemos “repartir” duas palavras desse conectivo, e colocar uma proposição entre elas, e outra proposição depois da palavra “então”. Veja o exemplo: “Se choveu agora a pouco, então a rua está molhada”. A simbologia dessa proposição começa pela nomenclatura das proposições simples, certo? Elas ficam assim: A = Choveu agora a pouco. B = A rua está molhada. E a forma como esse conectivo lógico “se...então...” é simbolizado fica assim: A → B (que se lê: se A, então B) Veja como é a sua tabela verdade: Quadro 12: tabela-verdade para A → B Embora esses resultados sejam uma definição em Lógica Matemática (e que você deverá adotá-los em seus exercícios), podemos realizar uma análise desses A B A → B V V V V F F F V V F F V 16 resultados perante o exemplo citado. Adotando os fatos de que A (choveu agora a pouco) é uma proposição VERDADEIRA e que B (a rua está molhada) também é VERDADEIRA, temos que: • A 1ª linha (V V V) faz sentido, pois choveu e a rua está molhada, é uma conexão VERDADEIRA. • A 2ª linha (V F F) também faz sentido, já que se é verdadeiro que choveu, e a rua não está molhada, temos uma situação FALSA. • A 3ª linha (F V → V) talvez seja a única que pode gerar dúvida em nossas intuições. No exemplo, podemos entender que não choveu, mas a rua está molhada. Isso quer dizer o seguinte: se chove, então a rua fica molhada, mas se a rua está molhada, isso não significa, necessariamente, que choveu. Uma pessoa (ou um carro de bombeiro) pode ter usado uma enorme mangueira e ter feito jorrar bastante água nessa rua. Ou seja, chover é uma condição que proporciona o fato da rua estar molhada, mas não é uma única condição. Na expressão A → B, B pode ser verdadeira mesmo se A não ocorreu, e por isso temos F V → V. • A 4ª linha (F F V) faz sentido, pois se não choveu e a rua não está molhada, temos uma conexão VERDADEIRA. Resumindo essa tabela: A → B só é falsa para o caso V F. Os outros três casos resultam em V. Pode ser que a tabela-verdade da condicional tenha sido um pouco diferente da sua intuição. Mas isso não é exclusividade sua, ok? Provavelmente ocorre para a maioria das pessoas. Vários livros procuram exemplificar o uso de expressões da forma “se... então”, na busca da harmonia entre intuição e teoria. Esse exemplo da chuva e da rua não é novo, e é uma metáfora que busca trazer essa harmonia. Isso decorre do fato de que pode haver significados diferentes para a expressão “se... então”, dependendo do contexto linguístico na qual esse conectivo está inserido. 17 Sheinerman (2003) fornece a analogia a seguir para buscar a harmonia citada (adiantamos um quesito importante nessa analogia: ser mentiroso = falso, e cumprir promessa = verdadeiro): “(...) Imagine que eu seja um político concorrendo a um cargo eletivo e anuncie em público: ‘Se for eleito, diminuirei os impostos’. Sob que condições posso ser considerado mentiroso? • Suponha que eu seja eleito e reduza os impostos. Certamente eu não serei chamado de mentiroso – mantive minha promessa (V V → V). • Suponha que eu seja eleito e não reduza os impostos. O cidadão terá todo direito de chamar-me mentiroso – não cumpri minha promessa (V F → F). • Suponha, agora, que eu não seja eleito, mas, mediante um lobby, consiga fazer com que os impostos sejam reduzidos. O povo certamente não me chamará de mentiroso – não quebrei minha promessa (F V → V). • Finalmente, suponha que eu não seja eleito e os impostos não sejam reduzidos. Novamente o povo não poderá acusar-me de mentir – apenas prometi reduzir os impostos se fosse eleito” (F F → V). Outra frase bastante interessante desse livro: DICA Não há uma única maneira de enunciar o conectivo A → B (se A então B). Usaremos o exemplo anterior para mostrar expressões equivalentes. • Se for eleito, diminuirei os impostos. • Se for eleito, então diminuirei os impostos. • Diminuirei os impostos, se for eleito. • Quando for eleito, diminuirei os impostos. 18 “Se A, então B, significa: sempre que a condição A for verdadeira, a condição B também será. (...) Se 𝑥 e 𝑦 são pares, então 𝑥 + 𝑦 é par. Tudo quanto essa sentença assegura é que, quando 𝑥 e 𝑦 são ambos pares, 𝑥 + 𝑦 também é par. A sentença não exclui a possibilidade de 𝑥 + 𝑦 ser par apesar de 𝑥 ou 𝑦 não serem”. Veja que 𝑥 + 𝑦 pode ser par com 𝑥 e 𝑦 ambos ímpares. E, para fechar esta seção, veja mais uma equivalência, agora com o conectivo CONDICIONAL: A expressão PQ é equivalente à expressão ~𝑷 ∨ Q. Na escrita PQ, podemos vislumbrar algo como “Se estiver frio, então tomarei um café”, que é equivalente a ~𝑷 ∨ Q: “Não está frio ou tomarei um café”. Pasme, mas são duas proposições equivalentes! Não pense duas vezes: vá agora ao Momento da Verdade e realize os exercícios 7, 8 e 9. E você verá que utilizaremos essa equivalência numa proposição maior, na parte final deste texto. Há mais uma característica a ser mencionada sobre o condicional: esse é o único conectivo, de toda a lista de conectivos que estamos estudando, em que a propriedade comutativa não vale. No Quadro 13, perceba que A → B não tem a mesma tabela verdade que B → A: Quadro 13: tabelas-verdade de A → B e B → A Ou seja, podemos perceber que as proposições A → B e B → A não são equivalentes. Veja que há casos em que uma delas é verdadeira enquanto a outra A B A → B B → A V V V V V F F V F V V F F F V V 19 não é. Definimos um termo comumente usado para as proposições A → B e B → A: dizemos que elas são recíprocas. Se A → B é verdadeira (falsa), sua recíproca B → A pode ser verdadeira (falsa) ou não. Contudo, A → B e (~B) → (~A) são equivalentes! Construa as tabelas verdade e verifique essa afirmação! Como exemplo, observe a proposição: “Se João é paulista então ele é brasileiro.” Esta proposição não é equivalente a “Se João é brasileiro então ele é paulista”. Percebeu? Interessante, não? Mas veja: “Se João é paulista então ele é brasileiro” é equivalente a “Se João não é brasileiro então ele não é paulista”. É interessante perceber que se a primeira forma é verdadeira,a segunda proposição também é. Percebeu? Ótimo! Então, vamos ao nosso último conectivo. 3.2 BICONDICIONAL: se, e somente se Para você entender a ideia deste conectivo, propomos o seguinte exercício, aproveitando um exercício mencionado anteriormente. Dadas as seguintes proposições: M = 𝑥 e 𝑦 são números pares. N = 𝑥 + 𝑦 é um número par. Perceba que M → N é verdadeiro, mas não vale a recíproca, ou seja, N → M é uma proposição falsa. Mas nem sempre é dessa forma que ocorre, conforme veremos no exemplo a seguir: R = 𝑥 ou 𝑦 é um número par. S = 𝑥 ∙ 𝑦 é um número par. Perceba que, sendo o ou (inserido na proposição R) um conectivo inclusivo, tanto R → S quanto S → R são verdadeiras. Quando isso ocorre, significa que a bicondicionalidade foi satisfeita, e há um símbolo para isso: R ↔ S, cuja tabela é apresentada no Quadro 14 a seguir, e podemos lê-la assim: “R se e somente se 20 S”. No exemplo anterior temos “𝑥 ou 𝑦 é um número par se e somente se 𝑥. 𝑦 é um número par”. Quadro 14: tabela-verdade para R ↔ S Perceba que a veracidade do bicondicional R ↔ S significa que ambas as proposições simples devem ter o mesmo valor lógico (ambos V ou ambos F). E ainda: aqui vale a comutativa, ou seja, R ↔ S é equivalente a S ↔ R. Mas, se R ↔ S é equivalente a (R → S) ∧ (S → R), então podemos verificar essa equivalência por meio de uma... tabela verdade! Quadro 15: tabela-verdade para A ↔ B E que tal, depois de ler a “Dica” a seguir, fazermos o exercício 12 do Momento da Verdade? Vamos lá! R S R ↔ S V V V V F F F V F F F V R S R → S S → R (R → S) ∧ (S → R) V V V V V V F F V F F V V F F F F V V V 21 Muito bem, agora que já estudamos todos os conectivos lógicos, finalizaremos os “Fundamentos” deste capítulo com algumas proposições um pouco “maiores” do que aquelas com as quais trabalhamos até aqui. É verdade que isso implica um aprofundamento maior no uso de tabelas-verdade, e isso pode não ser necessário para boa parte dos gestores. Porém, dentre todas as possibilidades para um gestor de empresas, estão algumas muito relacionadas com a área da informática; é justamente esse fato que nos incentivou a mencionar mais um pouco sobre esse tema (além do fato de que as UAs 10 e 11 podem te ajudar na disciplina de Informática em seu curso de Gestão Empresarial, Administração de Empresas ou outro de uma área afim). 4. Proposições compostas com mais de duas proposições simples E como ficará uma tabela verdade com uma proposição composta, com três proposições simples? Vamos fazer um exemplo completo, partindo de uma proposição escrita em nossa querida e amada Língua Portuguesa: “Se a empresa investiu em Marketing e diminuiu os custos totais, então ela aumentou seu lucro”. Primeiramente iremos simbolizar as três expressões simples que compõem essa frase declarativa composta. Teremos: A = A empresa investiu em Marketing. DICA Também não há uma única maneira de enunciar o conectivo A ↔ B. usaremos o exemplo anterior para mostrar expressões equivalentes. • A se e somente se B. • A se e só se B. • Se A então B e se B então A. 22 B = A empresa diminuiu os custos totais. C = A empresa aumentou seu lucro. Agora vamos reescrever a proposição composta, mas de maneira simbólica: (A ∧ B) → C Conforme combinamos neste texto, estamos usando os parênteses para evitar ambiguidades, mas se você pensou na escrita A ∧ B → C, tudo bem! Ela também está correta, pois o conectivo e precede o uso do condicional “se...então...”. Para construir a tabela-verdade dessa proposição, precisamos perceber que há um número maior de linhas do que as tabelas dos exemplos mencionados até aqui. Como A tem 2 possibilidades (V ou F), B também 2 possibilidades e C também tem 2, o total de permutações possíveis entre três resultados é 2.2.2 = 2³ = 8 linhas. Sempre colocaremos as proposições simples nas primeiras colunas da tabela, ou seja, uma coluna para A, outra para B e outra para C. Não há uma regra propriamente dita na ordem de apresentação dos 8 casos em linha, porém a vasta literatura sobre este tema geralmente coloca as 8 linhas numa determinada ordem, que você verá no Quadro 16 (na verdade, essa vasta literatura opta por uma de DICA Sabemos que cada proposição simples tem apenas dois valores lógicos (V ou F). Para n proposições simples combinadas numa proposição composta, há 2n composições possíveis de resultados, ou seja, há 2n linhas da tabela-verdade correspondente. Isso é mostrado através do Princípio Fundamental da Contagem (P.F.C.). Assim, o número de linhas da tabela verdade de uma proposição composta de duas proposições simples é 22 = 4 linhas; para 3 proposições são 23 = 8 linhas; para 4 simples teremos 24 = 16 linhas, e assim por diante. 23 duas possibilidades: ou começa com VVV e termina com FFF, ou vice versa – faremos o que é mais usual, que é começar com VVV). É muito fácil montar essa tabela. Faremos assim: na 1ª coluna (da proposição A) escrevemos VVVVFFFF, na 2ª coluna (proposição B) escrevemos VVFFVVFF e na 3ª escrevemos alternadamente, ou seja, VFVFVFVF. Depois disso fazemos da mesma forma que trabalhamos anteriormente com duas proposições simples: montamos uma coluna para cada composição que existe na proposição composta; ou seja, depois de A, B e C, fazemos uma coluna para A ∧ B, para em seguida fechar com a coluna de (A ∧ B) → C. Não é necessária a repetição da coluna C, como fizemos no Quadro 16; apenas fizemos isso para facilitar o entendimento, e evitar que você se confunda com a ordem, ok? Quadro 16: tabela-verdade para (A ∧ B) → C Exercício: realize (simbolicamente) a negação da proposição que consta no exemplo anterior (use os símbolos A, B e C e os conectivos), e construa a tabela verdade para verificar se a negação que você fez, de modo simbólico, corresponde ao contrário da tabela do Quadro 16. A B C A ∧ B C (A ∧ B) → C V V V V V V V V F V F F V F V F V V V F F F F V F V V F V V F V F F F V F F V F V V F F F F F V 24 Resolução: para negar a expressão (A ∧ B) → C, vamos transformá-la em uma equivalente, que estudamos neste texto (para você se lembrar: M → J é equivalente a ~M ∨ J). Temos então: ~ ((A ∧ B) → C) Usando a equivalência citada, dentro dos parênteses maiores, temos: ~ (~(A ∧ B) ∨ C) Agora distribuiremos a negação nos parênteses, por meio de uma das leis de Morgan (para você lembrar: ~ (M ∨ J) equivale a (~M) ∧ (~J); lembrou?). Usaremos um truque para você não se perder: reescreveremos o que está dentro dos parênteses maiores em vermelho. ~ (~(A ∧ B) ∨ C) Aplicando a negação do “ou”, temos o “e” das negações: ~ (~(A ∧ B)) ∧ (~ C) Lembre-se que a negação da negação equivale à afirmação. Assim, finalizamos: (A ∧ B)∧ (~ C). Pronto! A negação de (A ∧ B) → C ficou (A ∧ B)∧ (~ C). Para escrever esse resultado, devemos prestar atenção à pontuação utilizada, pois ela permitirá que não haja dúvidas ou ambiguidades, em especial em relação às expressões que estão entre parênteses. Portanto, a expressão (A ∧ B)∧ (~ C) fica escrita assim: “A empresa investiu em Marketing e diminuiu os custos totais, e (ainda) não aumentou seu lucro.” Perceba que ela é a negação da proposição original (“Se a empresa investiu em Marketing e diminuiu os custos totais, então ela aumentou seu lucro”). Vamos confirmar isso com a tabela verdade de (A ∧ B)∧ (~ C): veja que seu resultado final é exatamente o contrário do que ocorreu com (A ∧ B) → C. (compare a última coluna do Quadro 17 com a última coluna do Quadro 16). 25 Quadro 17: tabela-verdade para a expressão (A ∧ B)∧ (~ C) Que tal treinar um pouco o que você acabou de estudar nesta seção? Vá ao Momentoda Verdade e faça os exercícios. E encerramos o texto desta UA com um resumo de todos os conectivos que estudamos. Quadro 18: tabela-verdade com resumo dos conectivos. A B ~A ~B A ∧ B A ∨ B A ∨ B A → B A ↔ B V V F F V V F V V V F F V F V V F F F V V F F V V V F F F V V F F F V V A B C A ∧ B ~C (A ∧ B)∧ (~ C) V V V V F F V V F V V V V F V F F F V F F F V F F V V F F F F V F F V F F F V F F F F F F F V F 26 Antena Parabólica Texto 1: Demonstrando a propriedade distributiva do “e” e do “ou”. Conforme prometemos, seguem as demonstrações da propriedade distributiva para os conectivos “e” e “ou” em duas sentenças: (a) A ∧ (B ∨ C) é equivalente a (A ∧ B) ∨ (A ∧ C). Quadros 19 e 20: tabelas-verdade de A ∧ (B ∨ C) e de (A ∧ B) ∨ (A ∧ C). (b) A ∨ (B ∧ C) é equivalente a (A ∨ B) ∧ (A ∨ C). Quadros 21 e 22: tabelas-verdade de A ∨ (B ∧ C) e de (A ∨ B) ∧ (A ∨ C). A B C B ∨ C A ∧ (B ∨ C) V V V V V V V F V V V F V V V V F F F F F V V V F F V F V F F F V V F F F F F F A B C A ∧ B A ∧ C (A∧B)∨(A∧C) V V V V V V V V F V F V V F V F V V V F F F F F F V V F F F F V F F F F F F V F F F F F F F F F A B C B ∧ C A ∨ (B ∧ C) V V V V V V V F F V V F V F V V F F F V F V V V V F V F F F F F V F F F F F F F A B C A ∨ B A ∨ C (A∨B)∧(A∨C) V V V V V V V V F V V V V F V V V V V F F V V V F V V V V V F V F V F F F F V F V F F F F F F F 27 Texto 2: você já ouviu falar de “falácia”? Poderíamos usar uma aula toda somente para falar das falácias e da sua utilização pela mídia e às vezes por pessoas ou grupos dominantes, para enganar ou confundir muita gente. Falácia tem a ver com conclusões erradas (ou enganosas), que podem, inclusive, partir de premissas verdadeiras; propagandas políticas ou discursos preparados para vender um produto possuem, muitas vezes, exemplos de falácias. Sugerimos a você que entre num site qualquer de busca e coloque a palavra falácia: você ficará surpreso com a quantidade de informações que se pode colher a esse respeito, e verá que um debate sobre esse tema tem a ver com Lógica. É muito fácil de observar falácias no uso inadequado da condicional “se… então…”. Boas leituras! Texto 3: você já ouviu falar em “Álgebra de Boole”? Falamos bastante sobre aplicações no campo da Informática nos textos do “Antena Parabólica” de nossa UA10. Não podíamos deixar de mencionar algo também aqui, na UA 11. Todo esse nosso estudo de conectivos, tabelas verdade, argumentos etc. também está incluso numa teoria conhecida com o nome “Álgebra de Boole” ou “Álgebra Booleana”; esse nome se deve ao matemático inglês George Boole, no século XIX, e tal teoria é um conjunto de estruturas matemáticas que se assemelham, em termos de conceitos e linguagens, ao Cálculo Proposicional e a Teoria dos Conjuntos. Caso deseje, digite a expressão “Álgebra de Boole” em algum site de buscas e perceberá quanto material à sua disposição existe sobre esse tema. 28 Texto 4: Para quem quer se aprofundar mais no assunto Lógica Proposicional... O que são Argumentos Lógicos? Argumentos lógicos (ou Silogismo) é um tema amplo, mas lhe mostraremos apenas os tópicos desse assunto que se referem à validade de um argumento, no sentido de que algumas premissas podem (ou não) nos levar a uma conclusão válida. Bastará, para isso, seguir as definições de premissas e de argumentos, observar seus valores lógicos (Verdadeiro ou Falso) e utilizar conhecimentos estudados nas UA10 e UA11. Veja o raciocínio completo de três exemplos de sequências de proposições apresentadas, e que se chamam “silogismos” ou “argumentos”. Não se assuste com esse nome, ok? Vamos ver exemplos, e depois definiremos “argumento” com mais calma. Exemplo 1: Premissa 1: Se a empresa investe em Marketing, as vendas aumentam. Premissa 2: A empresa investe em Marketing. Conclusão: Logo, as vendas aumentaram. Exemplo 2: Premissa 1: Se o carro de Dirce quebra, então Dirce chega atrasada. Premissa 2: Dirce chegou atrasada. Conclusão: Logo, o carro de Dirce quebrou. Esses três conjuntos de proposições se chamam argumentos (ou silogismos). Perceba que cada uma dessas sequências de proposições sempre é composta de algumas declarações iniciais, chamadas de premissas, e terminam em uma conclusão. 29 Chamamos de argumento (ou silogismo) uma sequência finita de proposições 𝑃1, 𝑃2, 𝑃3, …, 𝑃𝑛, 𝐶 em que as proposições 𝑃 chamam-se premissas e a última proposição 𝐶 é a conclusão. Poderíamos nos aprofundar e nos estender em diversos casos e classificações sobre esse assunto, porém isso avançaria mais do que o necessário para este texto. Caso você deseje, pode usar a literatura que consta em “referências” ou mesmo usar os links em sites de busca para obter um detalhamento maior do assunto “argumentos”. Aqui estamos focando os argumentos válidos. O que é um argumento válido? Há, no mínimo, duas maneiras de se definir um argumento válido: ✓ Um argumento 𝑃1, 𝑃2, 𝑃3, …, 𝑃𝑛, 𝐶 é válido se e somente se, sendo as premissas verdadeiras a conclusão 𝐶 também é verdadeira. ✓ Ou ainda, se e somente se, a fórmula 𝑃1 ∧ 𝑃2 ∧ 𝑃3 ∧ … ∧ 𝑃𝑛 → 𝐶 é uma tautologia. Lembre-se que tautologia é uma fórmula lógica que tem seu final, na tabela verdade, todos os valores iguais a V. Bem, essa definição pode ter outras formas de se ler: ✓ “𝑃1, 𝑃2, 𝑃3, …, 𝑃𝑛 acarretam 𝐶” ✓ “𝐶 decorre (ou se deduz) de 𝑃1, 𝑃2, 𝑃3, …, 𝑃𝑛” Caso não ocorram as condições anteriores, dizemos que o argumento é falho, ou ainda, que o argumento é uma falácia (falamos um pouco disso no texto 2 deste “Antena Parabólica”, não é mesmo?). Mas... como deduzir se um argumento é válido ou se é uma falácia? Bem, como dissemos, é possível se aprofundar nesse assunto, e há vários modos (teóricos) de verificar a validade (ou não) de um argumento. Usaremos aqui 30 apenas um, o qual será o mais básico e conhecido seu: o método da tabela- verdade. Apenas faremos, em sua construção, alguns ajustes para facilitar o entendimento. Vamos exemplificar isso por meio dos exemplos citados no começo deste texto 4. Vamos simbolizar as proposições primeiramente: Exemplo 1: Premissa 1: Se a empresa investe em Marketing, as vendas aumentam. Premissa 2: A empresa investe em Marketing. Conclusão: Logo, as vendas aumentaram. Vamos denominar as proposições simples da seguinte maneira: A = A empresa investe em Marketing. B = As vendas aumentam. Assim, ficamos com: Premissa 1: Se A, então B. Premissa 2: A Conclusão: B Dessa forma, o argumento fica assim, de modo simbólico: A → B, A, B Veja que, nessa escrita, a última fórmula (neste caso é B) sempre é a conclusão. Vamos ver se esse argumento é válido; a forma com a qual montaremos a tabela verdade seguirá a sequência (A → B) ∧ (A) → B. Vamos passo a passo, e vá conferindo essa construção no Quadro 23: 1. Coloque os valores para as proposições simples envolvidas no argumento (cabeçalho, que é a primeira linha da tabela do Quadro 23). 2. Construa colunas para as premissas. 3. Faça a conjunção (faça o “e”) das premissas (é a 5ª coluna desse quadro). 4. Escreva a conclusão numa coluna à frente da anterior. 31 5. Aplique a tabela da condicional “→”, que estudamos nesta UA11, mas revisamos rapidamente neste parágrafo: VV resulta V, VF resulta F, FV resulta V e FF resulta V; (resumindo: só VF resulta F, os outros resultados são V!). Quadro 23: tabelas-verdade de (A → B) ∧ (A) → B Seguindo a sequência: (1º) colunas A e para B; (2º) colunas para A → B e para A (sim, repetimos! Pois é uma premissa!); (3º) conjunção das premissas (∧); (4º) coluna daquilo que é a conclusão (aqui repetimos a coluna B) e (5º) aplicamosa tabela-verdade da condicional olhando para a antepenúltima e penúltima coluna, para gerar a última, que deve ser uma tautologia (para que o argumento seja válido). Entendeu? Veja que este exemplo tratou de um argumento válido (a última coluna é toda V, ou seja, tautologia). Vamos observar agora o 2º exemplo: Exemplo 2: Premissa 1: Se o carro de Dirce quebra, então Dirce chega atrasada. Premissa 2: Dirce chegou atrasada. Conclusão: Logo, o carro de Dirce quebrou. As proposições simples ficam assim: A = O carro de Dirce quebra. B = Dirce chegou atrasada. Temos: Premissa 1: Se A, então B Premissa 2: B A B A → B Prem. 1 A Prem. 2 (A → B) ∧ (A) B Concl. (A → B) ∧ (A) → B V V V V V V V V F F V F F V F V V F F V V F F V F F F V 32 Conclusão: A Dessa forma, o argumento fica assim, de modo simbólico: A → B, B, A Escrito de outra forma, temos: (A → B) ∧ (B) → A. Tente fazer sozinho(a) antes de ver o Quadro 24, que tal? Agora confira: Quadro 24: tabelas-verdade de (A → B) ∧ (B) → A Esse argumento não é válido, pois não gerou uma tautologia. Note que é possível perceber a falha dessa argumentação, dentro do contexto da conversa: Dirce pode ter se atrasado por outro motivo, não é mesmo? Muito bem! Aqui encerramos essa parte de avaliação de argumentos (lembrando que ela pode, e muito, ser aprofundada) que, apesar de ter aspectos mais básicos e iniciais desse assunto, é um assunto relevante para seu aprendizado, já que, como gestor(a), você lida ou lidará muito com “discursos” em seu cotidiano. A B A → B Prem.1 B Prem.2 (A → B) ∧ (B) A Concl. (A → B) ∧ (B) → A V V V V V V V V F F F F V V F V V V V F F F F V F F F V 33 Glossário Se... então...: conectivo condicional. Se e somente se: conectivo bicondicional. E agora José? Encerramos, por ora, nosso estudo de Lógica Proposicional. Nas próximas UAs iniciaremos novo assunto, passando a trabalhar com outras estruturas em Matemática: está chegando o bloco das Matrizes, dos Determinantes e dos Sistemas Lineares! Na UA 12 você recordará o conceito de Matriz, suas definições e suas várias aplicações (só de pensar em Matriz, já não dá para lembrar-se de uma belíssima planilha do Excel?). Continue firme em seus objetivos! Bons estudos e até a próxima! Referências GERSTING, Judith L. Fundamentos Matemáticos para a Ciência da Computação – Um tratamento moderno de Matemática Discreta. 5 ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2004. DE MAIO, Waldemar. O Raciocínio Lógico-Matemático, sua estrutura neurofisiológica. São Paulo: Arte e Ciência, 2004. ___________________. Estruturas Algébricas e Matemática Discreta. Rio de Janeiro: LTC, 2009. SCHEINERMAN, Edward R. Matemática Discreta – Uma Introdução. São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003.
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