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Lógica matemática Apresentação Olá! Bem-vindo(a) à disciplina Lógica matemática. Esta é a disciplina de Lógica matemática e o objetivo de estudá-la é o de ajudar a desenvolver a capacidade de raciocinar logicamente, a se perceber intuitivamente os argumentos válidos e os não válidos e a aprimorar e desenvolver o raciocínio lógico matemático através da análise crítica dos argumentos. Aula 1: Introdução a Lógica Matemática Apresentação Nesta aula, será apresentada a noção inicial de lógica matemática. Além disso, procuraremos identificar a importância da Lógica Matemática e sua contribuição às disciplinas correlatas. Objetivos • Apresentar a noção inicial de lógica matemática; • Identificar a importância da lógica matemática e sua contribuição às disciplinas correlatas. Exemplos Exemplo 1 Se uma caixa contém 5 lápis e 6 canetas, quantos objetos devemos retirar, no mínimo, dessa caixa para termos certeza de que retiramos dois da mesma natureza? a) 2 objetos b) 3 objetos c) 4 objetos Resposta A resposta correta são 3 objetos. Observe que, se o primeiro objeto escolhido for um lápis e o segundo for uma caneta, na terceira escolha teremos obrigatoriamente a repetição de um dos objetos e, portanto, teremos dois objetos da mesma espécie. Fácil, não? Utilizamos a lógica para solucionar nosso problema. Exemplo 2 Marina foi, ao mesmo tempo, a vigésima quinta melhor classificada e a vigésima quinta pior classificada de um concurso. Quantos concorriam ao exame? Resposta Vamos raciocinar: se existem 24 pessoas na frente de Marina, 24 pessoas atrás de Marina e mais um, logo existem 49 concorrentes. Viu, mais uma vez recorremos à lógica para chegarmos à resposta correta! Exemplo 3 Se em uma corrida de 400 metros rasos você consegue ultrapassar o segundo colocado exatamente quando já tinha percorrido 150 metros, qual é a sua posição na corrida nesse exato momento? Resposta Sua posição aos 150 metros é de segundo lugar, pois, na sua frente, ainda existe um competidor. Esperamos que com esses três exemplos simples tenhamos alcançado o nosso objetivo. E, nesse exato momento, gostaríamos de propor dois outros problemas para você. Preparado? Problema 1 Quantas pessoas, no mínimo, deve haver em uma sala para termos a certeza de que pelo menos duas fazem aniversário no mesmo mês? Resposta É necessário que haja 13 pessoas, pois, na pior das hipóteses, as 12 pessoas podem fazer aniversário uma em cada mês. No entanto, a décima terceira pessoa, com certeza, fará aniversário em algum mês do ano, e será a segunda pessoa a fazê-lo. Problema 2 Uma lesma resolve escalar uma pilha de 10 tijolos. Durante a manhã, ela consegue subir três tijolos, mas, durante a noite, a lesma escorrega dois tijolos. Quantas manhãs e quantas noites a lesma vai demorar para chegar ao topo da pilha de tijolos? Uma lesma resolve escalar uma pilha de 10 tijolos. Durante a manhã, ela consegue subir três tijolos, mas, durante a noite, a lesma escorrega dois tijolos. Quantas manhãs e quantas noites a lesma vai demorar para chegar ao topo da pilha de tijolos? No primeiro dia Durante a manhã, a lesma subiu os tijolos 1, 2, 3 e, à noite escorregou os tijolos 2 e 3. Como resultado da sua posição, no final do primeiro dia, ela ficou no tijolo 1. No segundo dia, a lesma subiu mais um tijolo. Durante a manhã, a lesma subiu os tijolos 2, 3 e 4 e, à noite, escorregou os tijolos 3 e 4. Como resultado da sua posição no final do segundo dia, ela ficou no tijolo 2. No terceiro dia, subiu mais 1. A lesma está no tijolo 3. Durante a manhã sobe os tijolos 3, 4 e 5 e, à noite, escorrega os tijolos 4 e 5. No quarto dia, subiu mais 1. A lesma está no tijolo 4. Durante o dia, sobe os tijolos 4, 5 e 6 e, à noite, desce os tijolos 5 e 6. No quinto dia subiu mais 1. A lesma está no tijolo 5. Durante o dia sobe os tijolos 5, 6 e 7 e à noite desce os tijolos 6 e 7. No sexto dia, subiu mais 1. A lesma está no tijolo 6. Durante o dia, sobe os tijolos 6, 7 e 8 e, à noite desce os tijolos 7 e 8. No sétimo dia, subiu mais 1. A lesma está no tijolo 7. Durante o dia, sobe os tijolos 7, 8 e 9 e, à noite desce os tijolos 8 e 9. No oitavo: Durante a manhã, sobem os tijolos 8, 9 e 10. Bem, nesse momento, a lesma chega no topo. Voltando para a pergunta inicial: Quantas manhãs e quantas noites a lesma vai demorar para chegar ao topo da pilha de tijolos? A resposta é(são): 8 manhãs e 7 noites. Aula 2: Proposições Simples e Compostas Apresentação Nesta aula, trataremos das noções iniciais da lógica matemática cujas noções básicas são muito importantes para o entendimento de todo o curso no qual identificaremos e representaremos uma proposição, determinaremos o valor lógico de uma proposição simples e composta e construiremos a tabela-verdade de uma proposição. Objetivos • Identificar e representar uma proposição; • Determinar o valor lógico de uma proposição simples; • Determinar valores lógicos de proposições compostas; • Construir a tabela verdade de uma proposição. Proposição. Chama-se sentença ou proposição todo o conjunto de palavras ou símbolos que exprimem um pensamento de sentido completo. Exemplo • Maria é uma aluna aplicada. • Aracaju é a capital de Sergipe. • 2+4 > 2 As proposições são geralmente indicadas pelas letras latinas minúsculas: p q r s. A Lógica Matemática adota como regra fundamental do pensamento dois princípios: Princípio da Não Contradição e o princípio do Terceiro Excluso. Princípio Não Contradição https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula2.html#collapse01-01 Princípio do Terceiro Excuso Atividade 1. Classifique as seguintes proposições em verdadeiro ou falso: a) 5 é um número inteiro. b) Brasília é capital do Brasil. c) √2 é um número inteiro. Gabarito a) Verdadeiro / b) Verdadeiro / c) Falso Valores lógicos das proposições Chama-se valor lógico de uma proposição p a verdade se p é verdadeira e a falsidade se p é falsa. Utilizaremos as letras V e F conforme p seja verdadeira ou falsa, respectivamente. VALORES LÓGICOS DAS PREPOSIÇÕES V = Verdadeiro F = Falso Atenção Toda a proposição assume um único dos valores verdadeiro (V) ou falso (F). Descreveremos, agora, sobre as Proposições Simples e Proposições Compostas. Preposições Simples A Proposição Simples é aquela que não contém nenhuma outra proposição como parte integrante de si mesma. Veja os exemplos abaixo: p: Mário é professor. p: Pauo é médico. Preposições Compostas á a Proposição Composta é aquela formada pela combinação de duas ou mais proposições simples. p: Mário é professor e Pauo é médico. p: Mário é professor ou Pauo é médico. Note que as proposições r e s utilizam os conectivos e e ou. A seguir, você aprenderá um pouco mais sobre conectivos. Conectivos Conectivos são palavras que usamos para formar novas proposições a partir de outras. Veja outros conectivos: Conectivo de Negação NÃO Exemplo: s: Mário não é professor. https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula2.html#collapse01-02 https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula2.html#collapse01-03 https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula2.html#collapse01-04 Conectivo Condicional Se.. Então Exemplo: p: Se Mário é professor, então Pedro é médico. Conectivo Bicondicional Se e somente se Exemplo: r: Mário é professor se e somente se Pedro é médico. Podemos também enunciar a proposição s das seguintes maneiras: a) Não é verdade que Mário é professor. b) É falso que Mário é professor. Usamos a nomenclatura V(p) para representar valor lógico da proposição p. Cada proposição pode assumir um dos dois valores V ou F. Vejamos 3 exemplos de proposições e seus Vejamos 3 exemplos de proposições e seus respectivos valores lógicos. A Tabela Verdade é um dispositivo usadopara determinar o valor lógico de proposições compostas a partir dos valores lógicos das proposições simples que a constituem. Observe que cada proposição pode assumir um dos dois valores V ou F e, portanto, se tivermos duas proposições simples p e q, podemos formular as seguintes possibilidades que formarão a Tabela Verdade: Atividade Determine o valor lógico (V ou F ) para cada uma das seguintes proposições. a) O número 23 não é primo. b) Salvador é a capital da Bahia. c) 2 > 1/3 d) 0,333…. É uma dízima periódica simples. e) Todo número cujo algarismodas das unidades é 0 ou 5 édivisívelor 5. f) O sistema binário só utiliza os algarismos 0 e 1. g) -5 > -2 h) Todo número primo é ímpar. i) Não existe nenhum número par que seja primo. j) O produto de dois números inteiros é um número inteiro. Gabarito a) Falso / b) Verdadeiro / c) Verdadeiro / d) Verdadeiro / e) Verdadeiro / f) Verdadeiro / g) Falso / h) Falso / i) Falso / j) Verdadeiro Neste estágio iniciaremos as operações lógicas sobre proposições. Vejamos, então, o que vem a ser uma proposição (p) e a negação da mesma (~p): OPERAÇÕES LÓGICAS SOBRE PREPOSIÇÕES p = proposições ~p = negação da proosição Chama-se negação da proposição p, representada por ~p, a proposição que tem o valor lógico oposto a p, ou seja: A Tabela Verdade abaixo nos mostra tal situação com clareza: Veja os exemplos abaixo: Conjunção de duas proposições. Chama-se conjunção de duas proposições, aqui representadas por p e q (e representamos por p q), a proposição composta que será verdadeira apenas quando as proposições p e q forem ambas verdadeira e falsa em todos os demais casos. A tabela ao lado ajudará você a entender melhor esta situação: Veja os exemplos a seguir: Aula 3: Tautologias, contradições e contingências Apresentação Nesta aula, identificaremos uma Tautologia, uma Contradição e uma Contingência. Objetivos • Identificar uma Tautologia; • Identificar uma Contradição; • Identificar uma Contingência. Tautologia A Tautologia é toda a proposição composta cuja última coluna de sua Tabela Verdade seja constituída apenas do valor lógico V. Veja algumas tautologias: Atenção Na verdade as duas proposições escolhidas como exemplo são os dois princípios mencionados nas aulas anteriores. Uma proposição cujo valor lógico é a falsidade (F) é representada por se p então q, no caso em que p é verdadeira e q é falsa e, nos demais casos, a verdade (V). Proposição Condicional Proposição Bicondicional https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula3.html#collapse01-01 https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula3.html#collapse01-02 Atividade 1. A proposição a seguir é tautológica? a) Sim b) Não Gabarito Deve-se iniciar a tabela pelas proposições simples. A última coluna foi obtida observando a primeira coluna com a quarta coluna. Logo, temos uma tautologia. 2. A proposição a seguir é tautológica? a) Sim b) Não Gabarito Mais uma vez,chamamosasua atenção para o resultado da última couna obtido pela terceira e quarta colunas, resutando, assimem outra proposição tautológica. Contradição Contradição é toda a preposição composta cuja última coluna seja constituída apenas da falsidade. Portanto, se negarmos uma tautologia obteremosuma contradição. Veja alguns exemplos de contradição. A proposição é uma contradição. Observe: Outra proposição composta que é uma contradição é Contingência Agora chegou o momento mais simples. O que é a proposição composta chamada de contingência? Que tal você tentar? Começaremos a próxima aula apresentando essas duas tabelas que, com certeza, coincidirá com a sua! E, logo depois, trataremos da implicação lógica. Até breve! Aula 4: Implicação Lógica Apresentação Nesta aula, começaremos resolvendo o exercício sobre contingência deixado e então trataremos da implicação lógica. Objetivos • Identificar e representar uma Implicação; • Analisar uma Implicação usando Tabela verdade. Introdução Estamos de volta com as duas tabelas da última aula. Na tabela abaixo temos uma contingência, pois a última coluna é constituída de valores lógicos V e F, isto é, não é nem uma tautologia, nem uma contradição. p → ~p p ~p p → ~p V →F F F V V Vamos a proposição p ∨ q → p p q p ∨ q p ∨ q ↔ p V V V V V F V V F V V F F F F V Você já deve ter percebido que tudo fica mais simples quando você constrói seu próprio conhecimento, não? Implicação lógica Uma proposição P(p,q,r,...) implica logicamente ou apenas implica uma proposição Q(p,q,r,...) , se Q(p,q,r,......) é verdadeira (V) todas as vezes que P(p,q,r,.....) é verdadeira (V). Vamos construir em uma mesma tabela as proposições p ∧ q , p ∨ q, p ↔ q. observe: p q p ∧ q p ∨ q q ↔ p V V V V V V F F V F F V F V F F F F F V Para facilitar o nosso trabalho ,observe que destacamos em negrito na primeira linha da tabela os primeiros elementos das colunas 3,4 e 5. Claro que nos objetivamos com isso reforçar o fato de que a proposição p ∧ q só é verdadeira na primeira linha e que as outras duas proposições p ∨ q acompanham o valor lógico , ou seja , também são verdadeiras, isso significa que a primeira proposição implica cada uma das outras duas. Podemos escrever da seguinte forma o que foi mencionado acima: p ∧ q ⇒ p ∨ q e p ∧ q ⇒ p ↔ q Você deve ter notado que utilizamos o símbolo => para indicar implicação lógica. Como temos certeza ,que como nós você está cada vez mais motivado , aprofundaremos mais um pouco os nossos conhecimentos , procurando aproveitar tudo o que a tabela nos proporciona. As mesmas tabelas-verdade também demonstram as importantes Regras de inferência: Adição p ⇒ p ∨ q e q ⇒ p ∨ q Gostaríamos de chamar a atenção para não perdermos de vista que, quando p é V, p v q é V e, quando q é V, p v q também é V. Simplificação p ∧ q ⇒ p e p ∧ q Vamos, agora, em uma única tabela, considerar as seguintes proposições: p ↔ q, p → q, q → p p q p ↔ q p → q q → p V V V V V V F F F V F V F V F F F V V V Quais foram as suas conclusões? Temos certeza que você já está apto para indicar que: p ↔ q ⇒ p → q e p ↔ q ⇒ q → p Vamos formar a tabela-verdade da proposição: (p q) ~p e aumentar, ainda mais, nossos conhecimentos: p q p ∨ q ~p (p ∨ q) ∧ ~p V V V F F V F V F F F V V V V F F F V F Agora fica fácil, não? Observamos que a proposição composta acima é verdadeira somente na terceira linha e então subsiste a implicação lógica: (p ∨ q) ∧ ~p ⇒ q e (p ∨ q) ∧ ~p ⇒ p (denominadas Regra do Silogismo disjuntivo) Nesse momento faremos mais um pouco de esforço para aumentar ainda mais nossos conhecimentos, uma vez que estamos caminho firme e certo na aquisição do conhecimento necessário ao êxito do curso. Considere a tabela da seguinte proposição: (p → q) ∧ p p q p → q (p → q) ∧ p V V V V V F F F F V V F F F V F Está ficando cada vez mais fácil, não? Então você observou que a proposição dada só é verdade na primeira linha e aí , nesta linha, a proposição “q” também é verdadeira (V). Logo , temos a seguinte implicação lógica conhecida pelo nome de Regra Modus ponens, não estranhe os nomes , procure lembrar que esses nomes são oriundos do Latim, e que logo estaremos familiarizados com eles. (p → q) ∧ p ⇒ q Vamos a mais uma das implicações lógicas essa conhecida pelo nome de Regra Modus tollens. Para tal vamos construir as tabelas-verdade das proposições: ''(p → q) ∧ ~q e ''~p'' p q p → q ~q (p → q) ∧ ~q) ~p V V V F F F V F F V F F F V V F F V F F V V V V Com certeza acertou outra vez,não? Claro que a implicação lógica é: (p → q) ∧ ~q ⇒ ~p Essa tabela nos mostra que: ''~p'' implica ''p → q'', isto é: ~p ⇒ p → q Leia com atenção as principais regras de implicação. p ⇒ p ∨ q Adição p ∧ q ⇒p ou p ∧ q ⇒ q Simplificação (p ∨ q) ∧ ~p ⇒ q ou (p ∨ q) ∧ ~q ⇒ p Silogismo Disjuntivo (p → q) ∧ p ⇒ q Modus ponens (p → q) ∧ ~q ⇒ ~p Modus tolens (p → q) ∧ (q → r) ⇒ p → r Silogismo hipotético P ∧ ~p → f Principio da inconsistência https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula4.html Aula 5: Equivaléncia Lógica Apresentação Nesta aula, identificaremos e representaremos uma Equivalência lógica, bem como construiremos uma demonstração de Equivalência lógica usando Tabela verdade. Objetivos • Identificar e representar uma Equivalência Lógica. • Construir demonstração de Equivalência lógica usando Tabela Verdade. EQUIVALÊNCIA LÓGICA Atenção para não confundir a Implicação Lógica com a Equivalência Lógica. Uma proposição P(p,q,r,....) é logicamente equivalente ou simplesmente equivalente a uma proposição Q(p,q,r,.....) se as Tabelas Verdade de ambas as proposições são rigorosamente iguais. Utilizaremos, para indicar tal fato, a notação P(p,q,r,....) ↔ Q(p,q,r,.....). Então, você já concluiu que, se as duas proposições forem ambas tautológicas ou ambas contradições, elas são equivalentes. Você, cada vez mais, domina os conteúdos e isso nos motiva ainda mais, a continuar nessa jornada solidária em busca do saber. p ⇒ p ∨ q Adição p ∧ q ⇒ p ou p ∧ q ⇒ q Simplificação (p ∨ q) ∧ ~p ⇒ q ou (p ∨ q) ∧ ~q ⇒ p Silogismo Disjuntivo (p → q) ∧ p ⇒ q Modus ponens (p → q) ∧ ~q ⇒ ~p Modus tolens (p → q) ∧ (q → r) ⇒ p → r Silogismo hipotético p ∧ ~p → f Principio da inconsistência Exemplo 1: Regra da dupla negação: as proposições ~ ~p e p são equivalentes. Para demonstrar tal fato, basta mostrarmos que ambas as proposições apresentam a mesma Tabela Verdade. Logo: p ~p ~ ~p V F V F V F Exemplo 2: As proposições ~p → p e p são equivalentes, isto é, ambas apresentam a mesma Tabela Verdade. Logo, vamos mostrar que ~p → p ↔ p. p ~p ~p → p V F V F V F Exemplo 3: As proposições p → q e ~p v q são logicamente equivalentes. Vejamos, mais uma vez a Tabela Verdade. p q p → q ~p ~p v q V V V F V V F F F F F V V V V F F V V V p → q Se Marcos é alto, então Regina é esforçada. ~p v q Marcos não é alto ou Regina é esforçada. Lembre-se: Simbolicamente podemos indicar: p → q ↔ ~p v q Exemplo 4: As condicionais p → p ∧ q e p → q são logicamente equivalentes, reforçando que apresentam Tabelas Verdade idênticas. Veja: p q p ∧ q p → p ∧ q p → q V V V V V V F F F F F V V V V F F V V V Lembre-se: Simbolicamente podemos indicar: p → p ↔ p → q Exemplo 5: A bicondicional p ↔ q e a disjunção (p ∧ q) V (~ p ∧ ~q) são logicamente equivalentes; portanto, mostremos que apresentam a mesma Tabela Verdade. p q p ↔ q p ∧ q ~p ~q ~p ∧ ~q (p ∧ q) v (~p ∧ ~q) V V V V F F F V V F F F F V F F F V F F V F F F F F V F V V V V Observando a terceira e a última coluna, concluímos que: p → q ↔ (p ∧ q) V ( ~p ∧ ~q) Já estamos nos aproximando do término desta aula. Rápido, não? Mas, antes, vejamos mais uma importante Equivalência Lógica. Exemplo 6: A bicondicional p ↔ q e a conjunção (p → q) ∧ ( q → p ) são logicamente equivalentes. Mostremos, então, que as Tabelas Verdade são idênticas. p q p → q q → p p ↔ q (p → q) ∧ (q → p) V V V V V V V F F V F F F V V F F F F F V V V V Na tabela, mostramos que a bicondicional e a conjunção são logicamente equivalentes. Assim, chegamos ao término de mais uma etapa no nosso processo de aquisição de conhecimento. Aula 6: Tautologias e Equivalência Lógica Apresentação Nesta aula, determinaremos as proposições recíprocas, contrárias e contrapositivas de determinada proposição, além de determinar a negação conjunta e disjunta de duas proposições. Objetivos • Determinar as proposições recíprocas, contrárias e contrapositivas de determinada proposição. • Determinar a negação conjunta e disjunta de duas proposições Introdução Iniciaremos, neste momento, uma breve abordagem dos conceitos de Tautologia e Equivalência Lógica. Para isso, enunciaremos um teorema e deixaremos a demonstração para que você pense um pouco. P (p, q,r, . . .) ↔ Q (p, q, r…) se e somente se a bicondicional: P (p, q,r, . . .) ↔ Q (p, q, r…) é tautológica. Exemplo: Vamos mostrar que a bicondicional (p ∧ ~q) → c) ↔ (p → q) em que c é uma proposição lógica cujo valor lógico é F, é tautológica. Portanto, se a bicondicional é tautológica, teremos uma equivalência lógica. Lembre-se: para provar que uma proposição é tautológica, devemos mostrar que sua última coluna só possui o valor V. p q ~q c p∧~q (p∧~q)→ c p→q (p∧~q)→ c)↔(p→q) V V F F F V V V V F V F V F F V F V F F F V V V F F V F F V V V Portanto, as proposições “p ∧ ~q → c” e “p → q” são equivalentes, simbolicamente Temos: p ∧ ~q → c ↔ p → q Iniciaremos uma breve abordagem das proposições associadas a uma condicional. Dada a condicional p → q , chamam-se proposições associadas a p → q as três proposições condicionais seguintes que contêm p e q: 1. Proposição recíproca de p → q : q → p 2. Proposição contrária de p → q: ~p → ~q 3. Proposição contrapositiva de p → q: ~q → ~p Você já deve ter concluído, então, que a condicional p → q e a sua contrapositiva ~q → ~p são equivalentes. No exemplo abaixo, temos a contrapositiva da condicional. Observe: Acreditamos que já está na hora de organizar as idéias. Olhando a tabela, podemos notar duas equivalências. Uma delas é p → q ↔ ~q → ~p e a outra é q → p ↔ ~p → ~q Você deve estar ansioso para verificar se está entendendo esta aula, certo? Então, a melhor maneira é propor um exercício para que você possa se autoavaliar. Vamos lá? Confiamos em você! Atividade Determine: a) A contrapositiva de q → ~p b) A contrapositiva de ~q → p c) A contrapositiva da contrária de p → q Gabarito a) ~ ~ p → ~q ; portanto, no final teremos: p → ~q b) ~p → ~~q; portanto, no final teremos: ~p → q c) ~p → ~q portanto, a contrapositiva será: ~~q → p E no final você encontrou q → p 2 - Devemos, sempre, buscar algo mais e, portanto, proporemos uma nova série de exercícios. Determine: a) A recíproca da contrapositiva de ~p → ~q b) A contrapositiva de ~p → q c) A contrapositiva da recíproca de p → ~q d) A contrapositiva de p → ~q Gabarito Vejamos a solução de cada uma delas. a) Começamos com a contrapositiva de ~p → ~q , que é , ~~q → ~~p e portanto q → p. Como o exercício pede a recíproca , então teremos: p → q. b) A contrapositiva de ~p → q é ~q → ~~p e daí teremos : ~q → p c) Comecemos pela recíproca de p → ~q que é ~q → p.Agora determinemos a contrapositiva, que é ~p → ~~q ou seja ~p → q. d) A contrapositiva de p → ~q é ~~q → ~p ou seja q → ~p. Negação conjunta de duas proposições Chama-se negação conjunta de duas proposições p e q a proposição representada simbolicamente pela notação “p ↓ q” , que se lê : “nem p e nem q”, e cujo valor lógico é definido pela seguinte tabela-verdade. p q p↓q V V F V F F F V F F F V Observe que a negação conjunta só é verdadeira quando as duas proposições são falsas. Negação disjunta de duas proposições Chama-se negação disjunta de duas proposições p e q a proposição “não p ou não q”, isto é, simbolicamente ~p ∨ ~q. A negação disjunta de duas proposições p e q também se indica pela notação p ↑ q. Portanto, temos: p ↑ q ↔ ~p ∨ ~q ⇒ Esta proposição é falsa somente no caso em que p e q são ambas verdadeiras , então , a tabela- verdade de “p ↑ q” é a seguinte: p q p ↑ q V V F V F V F V V F F V Os símbolos ↓ e ↑ são chamados “conectivos de SCHFFER”. Aula 7: Noções de Álgebra Booleana Apresentação A álgebra booleana utiliza váriáveis e constantes formando um conjunto discreto e finito. Os valores das variáveis e constantes podem asumir somente dois valores: sim/não, verdade/falso, 1/0.Identificar o Conjunto numérico binário. Nesta aula associaremos os valoreslógicos estudados, verdadeiro e falso, ao zero e um e construiremos Tabela verdade usando o conjunto binário 0 e 1. Objetivos • dentificar o conjunto numérico binário. 2. Associar os valores lógicos estudados, verdadeiro e falso, ao 0 (zero) e 1 (um). 3. Construir Tabela Verdade usando o conjunto binário 0 e 1. Introdução A álgebra booleana utiliza variáveis e constantes formando um conjunto discreto e finito. Os valores das variáveis e constantes podem assumir somente dois valores: Sim/não, verdade/falso ou 1/0. George Boole Foi um matemático inglês que propôs os princípios básicos dos circuitos digitais de computadores. Estes foram projetados e construídos baseados na álgebra que leva o seu nome: Álgebra Booleana. A álgebra booleana utiliza variáveis e constantes formando um conjunto discreto e finito. Os valores das variáveis e constantes podem assumir somente dois valores: verdadeiro-falso. Em 1938, Claude Shannon sugeriu que a Álgebra Booleana poderia ser usada para solucionar problemas relativos ao projeto de circuitos de comutação de relés. Sistema binário Sistema binário ou de base 2 é um sistema de numeração em que todas as quantidades são representadas apenas pelos símbolos 0 e 1, que serão associados ao verdadeiro e falso estudados anteriormente. Álgebra de Boole Álgebra de Boole é um sistema algébrico que consiste do conjunto {0,1}; duas operações binárias chamadas OR (ou conectivo) (operador: +) e AND (E conectivo) (.) e uma operação unitária NOT ( ~ negação). Operadores da Álgebra Boleana Os três principais operadores da álgebra booleana são os operadores NOT, AND e OR. O resultado do operador unitário NOT sobre uma variável é a inversão ou negação do valor da variável. A ~A 0 1 1 0 O operador AND aplicado em A e B é representado pelo símbolo A·B. O resultado da aplicação desse operador sobre variáveis booleanas é igual a 1 somente se todas as variáveis forem iguais a 1. Caso contrário, o resultado é 0. O operador AND é conhecido como produto lógico. O operador OR aplicado em A e B é representado pelo símbolo A+B. O resultado da aplicação desse operador sobre variáveis booleanas é igual a 1 se pelo menos uma das variáveis for igual a 1. Caso contrário, o resultado é 0. O operador OR é conhecido como soma lógica. Na lógica Booleana, o 0 (zero) representa falso, enquanto o 1 (um) representa verdadeiro. Assim, podemos construir tabelas verdades utilizando os dígitos 0 e 1. https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula7.html#collapse01-01 https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula7.html#collapse01-02 https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula7.html#collapse01-03 Veja o exemplo: p q p ∧ q ~(p ∧ q) 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 Noções iniciais de Portas Lógicas Para se trabalhar com os valores 0 e 1, V e F e torná-los algo que possa ser aplicado, precisamos utilizar as chamadas Portas Lógicas. Imagine que uma porta lógica é uma máquina que possui entradas e saídas. Os bits entram, são processados de acordo com a função da máquina em questão e saem em forma de resultado. A porta lógica NOT está associada ao operador NOT. Ela é como inversor, porque inverte o bit de entrada ou, ainda, se o bit de entrada for um, o bit de saída será zero e vice-versa. A porta lógica AND está associada ao operador AND. Ela possui dois bits de entrada e um de saída. Para que o bit de saída seja verdadeiro (valor 1), ambos os bits de entrada devem ser verdadeiros. A porta lógica OR está associada ao operador OR e pretende indicar escolha. A porta OR possui dois bits de entrada e um de saída. Para que o bit de saída tenha o valor um (verdadeiro), pelo menos um dos bits de entrada precisa ser verdadeiro. Aula 8: Argumentos Apresentação A álgebra booleana utiliza váriáveis e constantes formando um conjunto discreto e finito. Os valores das variáveis e constantes podem asumir somente dois valores: sim/não, verdade/falso, 1/0.Identificar o Conjunto numérico binário. Nesta aula associaremos os valores lógicos estudados, verdadeiro e falso, ao zero e um e construiremos Tabela verdade usando o conjunto binário 0 e 1. Objetivos • Verificar a validade de um Argumento. Introdução Um argumento é uma asserção em que dado conjunto de proposições p1, p2, p3.....pn denominadas premissas , produz (tem como conseqüência) outra proposição Q , denominada conclusão. Tal argumento é indicado por p1, p2, p3.....pn → Q Um argumento p1, p2, p3.....pn → Q é verdadeiro se Q é verdadeiro sempre que todas as premissas p1, p2, p3.....pn são verdadeiras ; caso contrário , o argumento é falso. Um argumento é uma afirmação, isto é, tem um valor veritativo. Se um argumento é falso, ele é denominado um sofisma. Se um argumento é verdadeiro, ele é denominado válido. Critério de validade de um argumento O argumento p1, p2, p3.....pn é válido se e somente se a proposição xxx é uma tautologia Chegou a hora de organizarmos os nossos pensamentos. Observe o exemplo. Mostraremos que é válido o seguinte argumento: p, p→ q ↦ q p q p → q V V V V F F F V V F F V As premissas do argumento figuram nas colunas 1 e 3, e ambas são verdadeiras (V) no caso (linha) 1. A conclusão do argumento aparece na coluna 2 e, também, é verdadeira no caso (linha) 1. Logo, o argumento dado é válido. Mostraremos que o seguinte argumento é um sofisma. p → q, q ↦ p p q p → q V V V V F F F V V F F V Um princípio fundamental do raciocínio lógico afirma que: “Se p implica q e q implica r, então, p implica r”, isto é, o argumento seguinte é válido: p → q, q → r ↦ p → r ► Lei do silogismo p q r p → q q → r p → r [(p → q) ∧ (q → r)]→(p → r) V V V V V V V V V F V F F V V F V F V V V V F F F V F V F V V V V V V F V F V F V V F F V V V V V F F F V V V V Temos uma tautologia. Portanto, o argumento é válido. Mostraremos que o seguinte argumento é um sofisma. p → q, ~p ↦ ~q p q ~p ~q p → q (p → q) ∧ ~p [(p → q) ∧ ~p] → ~q V V F F V F V V F F V F F V F V V F V V F F F V V V V V a proposição [(p → q) ∧ ~p] → ~q não é uma tautologia, como vemos na tabela abaixo. Observe que, para construir a última coluna da tabela, olhamos da penúltima coluna para a anterior a ela e, aí, obtemos a última como mencionamos anteriormente. Atividade Que tal mais um exercício? Boa ideia, não? Determinaremos a validade do seguinte argumento. • 6 não é par, então 5 não é primo. • Mas 6 é par. • Conclusão : 5 é primo. Gabarito ~p → ~q, ~p ↦ q Então , teremos a seguinte tabela-verdade: p q ~p ~q ~p → ~q V V F F V V F F V V F V V F F F F V V V Como as premissas ~p → ~q e p são ambas verdadeiras (V) no caso (linha) 2, cuja conclusão q é falsa (F), segue-se que o argumento dado não é válido. Podemos chegar à mesma conclusão construindo a Tabela Verdade da proposição. [(~p → ~q) ∧ p] → q Constatamos que ela não é uma tautologia. Aula 9: Sentenças Apresentação Nesta aula, identificaremos conjuntos universo e solução de sentenças abertas e determinaremos que valor ou valores da variável tornam a sentença aberta uma proposição verdadeira. Objetivos • Identificar conjuntos universo e solução de sentenças abertas. • Determinar que valor ou valores da variável tornam a sentença aberta uma proposição verdadeira. Introdução Como você foi nos dois exercícios? Imagino que tenha acertado novamente. O mérito é seu. Estudou e se esforçou, então o êxito é garantido. Nesta aula, abordaremos sentenças. p1,p2,p3,.....pn p1,p2,p3,.....pn ↦ Q Então, vamos lá! SENTENÇAS Considere a forma abaixo: A exemplo da anterior não podemos considerar como proposição, pois não sabemos quem é campeão. Portanto, não podemos lhe atribuir um valor lógico, lembra? (V ou F). Uma sentença aberta se torna uma proposição quando inserimos um nomena lacuna Exemplo Marina é bonita. Senna é campeão. Para isso, é necessário considerar um universo U que é o conjunto onde os elementos serão escolhidos para transformar a sentença aberta em proposição. Numa sentença aberta, a vaga pode ser substituída por uma letra representativa de um elemento qualquer do universo, que denominamos variável. Y é bonita. Observe que não podemos classificar a sentença em verdadeira ou falsa. Sabe por quê? Porque depende do valor escolhido para a variável Y no universo estipulado U. Quando esse valor de Y é escolhido, podemos classificar a sentença em falsa ou verdadeira. Veja um Exemplo U: Conjunto dos escritores. E a sentença aberta: X é escritor. Temos: • A proposição “Érico Veríssimo é escritor.” é verdadeira. • A proposição “O jogador de futebol Ronaldo é escritor.” é falsa. As proposições abertas correspondem a sentenças interrogativas ou imperativas. Exemplo “X é a capital do Brasil.” é equivalente a: • Qual é a cidade que é a capital do Brasil? INTERROGATIVA • Cite o nome da capital do Brasil. IMPERATIVA Podemos, ainda, considerar uma proposição aberta como uma pergunta. Exemplo “Qual o valor ou os valores da variável que tornam a sentença aberta uma proposição verdadeira? Indicamos por p ( x ) uma sentença aberta na variável x. Sendo U o universo, temos que: • Se a ∈U, então V(p(a)) = V ou V(p(a)) = F • Se a ∈U, e V(p(a)) = V, então você pode dizer que a satisfaz ou verifica p(x). Considere as sentenças abertas em Z.: X + 3 =9 Observe que basta resolver a equação: x + 3 = 9 x = 9 - 3 x = 6 Logo, 6 é o valor da variável que torna a sentença verdadeira. X -2< 3 Basta resolvermos a inequação x - 2 < 3 x - 2 < 3 x < 3 + 2 x < 5 https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula9.html#collapse01-01 https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula9.html#collapse01-02 Observe que qualquer valor inteiro menor que 5 torna a sentença aberta em uma proposição verdadeira. 3x- 4 = 11 Basta resolver a equação do primeiro grau 3x - 4 = 11. 3x - 4 = 11 → 3x = 11 + 4 → 3x = 15 → x = 15 → x = 5, Portanto, o valor 5 torna a sentença aberta em uma proposição verdadeira X é divisor do número 4 Devemos observar que os números que dividem o número 4 são: 1, -1, 2, -2, 4 e -4. Qualquer um desses 6 valores tornam a sentença aberta em proposição verdadeira Critério de validade de um argumento O argumento p1, p2, p3.....pn é válido se e somente se a proposição p1∧p2∧p3.....∧pn ↦ Q é uma tautologia Chegou a hora de organizarmos os nossos pensamentos. Observe o exemplo. Mostraremos que é válido o seguinte argumento: p, p→ q ↦ q p q p → q V V V V F F F V V F F V As premissas do argumento figuram nas colunas 1 e 3, e ambas são verdadeiras (V) no caso (linha) 1. A conclusão do argumento aparece na coluna 2 e, também, é verdadeira no caso (linha) 1. Logo, o argumento dado é válido. Mostraremos que o seguinte argumento é um sofisma. p → q, q ↦ p p q p → q V V V V F F F V V F F V Um princípio fundamental do raciocínio lógico afirma que: “Se p implica q e q implica r, então, p implica r”, isto é, o argumento seguinte é válido: p → q, q → r ↦ p → r ► Lei do silogismo p q r p → q q → r p → r [(p → q) ∧ (q → r)]→(p → r) V V V V V V V V V F V F F V V F V F V V V V F F F V F V F V V V V V V F V F V F V V F F V V V V V F F F V V V V https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula9.html#collapse01-03 https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/lomtvc/aula9.html#collapse01-04 Temos uma tautologia. Portanto, o argumento é válido. Mostraremos que o seguinte argumento é um sofisma. p → q,~p ↦ ~q p q ~p ~q p → q (p → q) ∧ ~p [(p → q) ∧ ~p] → ~q V V F F V F V V F F V F F V F V V F V V F F F V V V V V a proposição [(p → q) ∧ ~p] → ~q não é uma tautologia, como vemos na tabela abaixo. Observe que, para construir a última coluna da tabela, olhamos da penúltima coluna para a anterior a ela e, aí, obtemos a última como mencionamos anteriormente. Atividade Que tal mais um exercício? Boa ideia, não? Determinaremos a validade do seguinte argumento. 6 não é par, então 5 não é primo. Mas 6 é par. Conclusão : 5 é primo. Gabarito ~p → ~q, ~p ↦ q Então, teremos a seguinte tabela-verdade: p q ~p ~q ~p → ~q V V F F V V F F V V F V V F F F F V V V Como as premissas ~p → ~q e p são ambas verdadeiras (V) no caso (linha) 2, cuja conclusão q é falsa (F), segue-se que o argumento dado não é válido. Podemos chegar à mesma conclusão construindo a Tabela Verdade da proposição. [(~p → ~q) ∧ p] → q Constatamos que ela não é uma tautologia. Aula 10: Quantificadores Apresentação Eventualmente, precisamos quantificar sentenças abertas. Dessa forma, nesta aula, faremos um breve estudo sobre os quantificadores e aprenderemos a negar uma proposição com os mesmos. Objetivos • Identificar e aplicar os quantificadores a sentenças abertas. • Negar proposição com quantificadores. • Determinar contraexemplos. Introdução QUANTIFICADOR UNIVERSAL O símbolo pode ser lido como: • Para todo x. • Qualquer que seja x. Exemplo . A sentença nos indica que para todo número natural a sua soma com 1 é sempre um número natural. Outra leitura é: Todo número natural admite sucessor,ou seja, existe um número natural consecutivo dele. Exemplo se o último algarismo de x for 0 ou 5 , então x é divisível por 5. A sentença define que todo número inteiro que termina pelo algarismo 0 ou 5 é sempre divisível por 5 , fato já bastante conhecido nosso. Exemplo a proposição nos indica que para qualquer valor real do número x a expressão expressão é sempre positiva. Podemos olhar para essa expressão como sendo uma função quadrática, e pode ser interpretada como: não importa o valor real de x que você atribua a função sempre assumirá um valor positivo, ou seja, nunca f(x) será negativo ou zero. QUANTIFICADOR EXISTENCIAL O símbolo pode ser lido como: 1. Existe x tal que. 2. Para algum elemento x. Exemplo A proposição acima nos indica que a equação x+5 = 3 no conjunto dos números inteiros admite solução. Quer dizer, existe um inteiro que, adicionado ao número 5, dá como resultado 3. Lógico que o número inteiro em questão é o -2. A proposição acima nos indica que existe um par de números inteiros ordenados de tal modo que a soma deles dois é igual a 3 e que o primeiro elemento é o dobro do segundo. Facilmente podemos constatar que esse par é (2,1). Se por acaso você encontrar dificuldade de identificar esse par é suficiente imaginar um sistema de duas equações: x + y = 3 e x = 2y. Fácil, não? NEGAÇÃO DE PREPOSIÇÕES CONTENDO QUANTIFICADORES Claro que os quantificadores podem ser precedidos do símbolo de negação. Por exemplo, no universo H dos seres humanos, as expressões: Valem, sempre, as equivalências a seguir: Exemplo A negação da proposição: “Todo morador do condomínio é boa pessoa” é a proposição. Qual a negativa dessa proposição? “Existe pelo menos um morador no condomínio que não é boa pessoa.” Exemplo A negação da proposição: “Existe pelo menos um aluno da turma que está reprovado.” Qual a negativa dessa proposição? “Nenhum aluno da turma está reprovado.” Vamos dar uma olhada no que vem a ser um contraexemplo. Em lógica, sempre que desejamos mostrar que algo nem sempre é verdade, basta apresentar um exemplo em que o fato não acontece. Vamos apresentar alguns exemplos: Exemplo 1) Todo número natural primo é ímpar. Contraexemplo: O número natural 2 é par e é um número primo. 2) Contraexemplo: O zero é um número real e o módulo dele é 0 e, portanto, não é positivo. Portanto, para mostrarmos que uma proposição da forma p(x) é falsa, basta mostrar que a sua negação é verdadeira. Vamos clarear nossas idéias! Sendo R o conjunto dos númerosreais, determinar o valor lógico (V ou F) de cada uma das seguintes proposições: Solução: Falsa, pois |−5| = 5 ≠ −5 Solução : Verdadeira . Temos três valores reais que satisfazem essa equação são eles : x=0 ,x=-1 e x = 1. Para obtermos esses resultados é suficiente resolvermos a equação x3-x=0 , que é equivalente a equação x ( x – 1)= 0. Solução: A proposição nos diz que existe um número real cujo módulo é zero. Isto é verdadeiro, o próprio zero. Solução: Verdadeira. Para constatarmos isso basta resolver a inequação x +1> x, que nos fornece 1 >0, que é sempre verdadeiro Solução : Basta resolver a equação e teremos : 2 = 0, portanto falsa Solução : Falsa. Basta exibir um contra-exemplo. Por exemplo: 2² ≠ 2
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