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50 Unidade II Unidade II Estudaremos a construção das tabelas‑verdade, ferramentas fundamentais ao estudo da lógica. Em seguida, conheceremos as relações de implicação e de equivalência, que estabelecem comparações entre duas expressões lógicas. Vamos lá! 3 TABELAS‑VERDADE 3.1 Definição de tabela‑verdade Na unidade I, resolvemos expressões lógicas para valores específicos das variáveis de entrada. No entanto, cada expressão lógica tem a sua própria tabela‑verdade. Uma tabela‑verdade, portanto, é um artifício utilizado para conhecer a saída de uma expressão lógica para todas as possíveis combinações de valores lógicos das entradas. Ao montarmos uma tabela como essa, teremos a descrição completa do comportamento da expressão lógica, mesmo que não saibamos os valores lógicos de suas entradas. Toda tabela‑verdade, no estudo da lógica, deve incluir a lista de todas as possíveis combinações de entradas, que corresponde aos possíveis valores lógicos das proposições simples, assim como a saída correspondente a cada uma dessas combinações, que corresponde ao valor lógico da proposição composta. 3.2 Construção da tabela‑verdade Como, afinal, montamos uma tabela‑verdade a partir de uma expressão lógica? Vamos acompanhar as etapas de montagem, a seguir. Passo 1. O primeiro passo é determinar quantas são as proposições simples, ou seja, quantas são as entradas da expressão. A partir disso, conseguimos calcular o número de linhas de estados que precisaremos para montar sua tabela‑verdade. O cálculo é feito por meio de uma função exponencial, em que o número de linhas de estados l (n) da tabela é dado em função do número n de proposições simples. l (n) = 2n Desse modo, se tivermos 2 proposições simples, precisaremos de 4 linhas de estado na tabela para que consigamos todas as possíveis combinações de estados das entradas. l (2) = 22 = 4 51 LÓGICA Se tivermos 3 proposições simples, precisaremos de 8 linhas de estado na tabela para que consigamos todas as possíveis combinações de estados das entradas. l (3) = 23 = 8 Para 4 proposições simples, precisaremos de 16 linhas na tabela, e assim por diante. Passo 2. Definido o número de linhas, devemos montar a lista de todas as possíveis combinações das entradas. Para a simbologia V e F, o mais usual é começar com todas as entradas em V e terminarmos com todas em F. Para isso, podemos adotar um artifício: se tivermos duas entradas, 𝑎 e 𝑏, teremos 4 linhas e começamos pelos estados de 𝑏, que é posicionada mais à direta, intercalando entre V e F. Acompanhe a seguir. Tabela 9 – Construção da lista de estados para duas variáveis 𝑎 𝑏 𝑎 𝑏 V F V F 𝑎 𝑏 V V V F F V F F Começamos adotando as 4 linhas de estados Começando a lista de estados pela coluna de 𝑏, adotamos V na primeira linha. Em seguida, vamos intercalando entre F e V, considerando cada valor lógico uma vez Passamos para a proposição 𝑎, mas, dessa vez, dobramos a quantidade de vezes que consideramos cada valor lógico. Intercalamos de 2 em 2, dessa vez, começando também em V E se tivermos 3 entradas? Seguiremos exatamente a mesma lógica, porém teremos 8 linhas e 3 colunas de estados. Acompanhe a seguir. Tabela 10 – Construção da lista de estados para três variáveis 𝑎 𝑏 𝑐 𝑎 𝑏 𝑐 V F V F V F V F 𝑎 𝑏 𝑐 V V V F F V F F V V V F F V F F 𝑎 𝑏 𝑐 V V V V V F V F V V F F F V V F V F F F V F F F Começamos adotando as 8 linhas de estados Começando a lista de estados pela coluna de 𝑐, adotamos V na primeira linha. Em seguida, vamos intercalando entre F e V, considerando cada valor lógico uma vez Passamos para a proposição 𝑏, mas, dessa vez, dobramos a quantidade de vezes que consideramos cada valor lógico. Intercalamos de 2 em 2, dessa vez, começando também em V Finalmente, em 𝑎, dobramos novamente a quantidade de vezes que consideramos cada valor lógico. Intercalamos de 4 em 4, começando em V 52 Unidade II Com isso, conseguimos todas as possíveis combinações de entradas, o que permite a montagem da tabela‑verdade. Note que cobrimos todas as possíveis combinações, em nenhuma linha, há estados que se repetem em outra. Se houver mais proposições, o mesmo procedimento é adotado, sempre começando na coluna mais à direita e terminando na coluna mais à esquerda da tabela. Passo 3. Definimos a ordem na qual vamos resolver as operações lógicas da expressão, observando a ordem de precedência dos operadores, assim como os parênteses. Cada operação pode ser feita em uma coluna auxiliar. Passo 4. Resolvemos as operações lógicas, sendo que a última coluna da tabela representa, de fato, o resultado da saída. Exemplo de aplicação Exemplo 1. Monte a tabela‑verdade da expressão lógica S = ~𝑎 ∧ 𝑏 que representa o circuito digital que será desenvolvido por um projetista. Resolução Passo 1. Temos duas entradas, 𝑎 e 𝑏. Com isso, sabemos que precisamos de 4 linhas na tabela‑verdade. Passo 2. Montamos a lista de estados, mostrada a seguir. Tabela 11 – Primeira tabela do exemplo 1 𝑎 𝑏 V V V F F V F F Passo 3. Definimos a ordem na qual vamos resolver as operações lógicas da expressão. Pela ordem de precedência, resolveremos a negação e, em seguida, a conjunção. Vamos adotar uma coluna para cada uma dessas operações. Assim que resolvermos a conjunção, já teremos o resultado da saída da expressão. Tabela 12 – Segunda tabela do exemplo 1 𝑎 𝑏 ~𝑎 ~𝑎 ∧ 𝑏 V V V F F V F F 53 LÓGICA Passo 4. Resolvemos as operações lógicas. Começando por ~𝑎 , devemos observar a coluna de 𝑎 (que está a seguir destacada com uma seta) e aplicar a ela a operação de negação. Vamos, portanto, inverter o valor lógico de cada uma de suas linhas. O operador que está sendo resolvido no momento também está em destaque (aparece em vermelho). Tabela 13 – Terceira tabela do exemplo 1 ↓↓ 𝑎 𝑏 ~~𝑎 ~𝑎 ∧ 𝑏 V V F V F F F V V F F V Agora, vamos resolver a conjunção entre ~𝑎 e 𝑏. Para isso, olhamos para a coluna de ~𝑎 e para a coluna de 𝑏, considerando o resultado verdadeiro apenas nas linhas em que ambos são verdadeiros. Tabela 14 – Quarta tabela do exemplo 1 ↓↓ ↓↓ 𝑎 𝑏 ~𝑎 ~𝑎 ∧ ∧ 𝑏 V V F F V F F F F V V V F F V F Com isso, sabemos o comportamento da expressão S, pois a tabela já está finalizada. S só será verdadeira se tivermos 𝑎 = F e 𝑏 = V (o que ocorre na 3ª linha de estados). Para todas as outras combinações, S resultará em F. Perceba que as colunas realmente necessárias em uma tabela‑verdade são aquelas onde dispomos a lista de combinações de valores lógicos das entradas e a coluna onde dispomos a saída da proposição composta. Listamos os estados das entradas nas duas primeiras colunas, e a saída, na 4ª coluna. A 3ª coluna, que corresponde à operação ~𝑎, se trata de uma coluna auxiliar, ou seja, uma coluna que servirá para que realizemos operações intermediárias, que nos ajudarão a chegar até o resultado. Exemplo 2. Monte a tabela‑verdade da expressão lógica S=(~a (∨) b)⟶c. S=(~a (∨) b)⟶c. Resolução Como temos 3 proposições simples na expressão (𝑎, 𝑏 e 𝑐), precisamos de 8 linhas na tabela‑verdade. As listas de combinações de estados das proposições simples serão posicionadas nas primeiras três colunas da tabela. 54 Unidade II Tabela 15 – Primeira tabela do exemplo 2 𝑎 𝑏 𝑐 V V V V V F V F V V F F F V V F V F F F V F F F A ordem na qual vamos resolver as operações segue a própria ordem de precedência dos operadores lógicos: negação, disjunção exclusiva e, por último, condicional. Com isso, esperamos as colunas seguintes na tabela, onde a última coluna representará o resultado de S. Tabela 16 – Segunda tabela do exemplo 2 𝑎 𝑏 𝑐 ~𝑎 ~𝑎 v 𝑏 (~𝑎 v 𝑏) → 𝑐 V V V V V F V F V V F F F V V F V F F F V F F F Vamos, então, resolver as operações lógicas. Começando pela negação, para resolver ~𝑎, olhamos para a coluna de 𝑎 e negá‑la, linha por linha. O resultado será preenchido na 4ª coluna. Tabela 17 – Terceira tabela do exemplo 2 ↓↓ 𝑎 𝑏𝑐 ~𝑎 ~𝑎 v 𝑏 (~𝑎 v 𝑏) → 𝑐 V V V F V V F F V F V F V F F F F V V V F V F V F F V V F F F V 55 LÓGICA Na sequência, vamos à disjunção exclusiva entre ~𝑎 e 𝑏. Olhamos para essas duas colunas e aplicamos a definição da operação, com o resultado posicionado na 5ª coluna. Nas linhas em que ~𝑎 e 𝑏 forem diferentes, o resultado será V, e, nas linhas em que forem iguais, o resultado será F. Tabela 18 – Quarta tabela do exemplo 2 ↓↓ ↓↓ 𝑎 𝑏 𝑐 ~𝑎 ~𝑎 vv 𝑏 (~𝑎 v 𝑏) → 𝑐 V V V F V V V F F V V F V F F V F F F F F V V V F F V F V F F F V V V F F F V V Finalmente, resolvemos a última operação, que será a condicional. Com isso, teremos o resultado completo da expressão (~𝑎 v 𝑏) ⟶c, que representa S. O antecedente, (~𝑎 v 𝑏) encontra‑se na 5ª coluna; e o consequente, c, encontra‑se na 3ª coluna. Lembrando que essa operação só resulta em F quando temos antecedente verdadeiro com consequente falso, apenas posicionaremos F na 6ª e última coluna nas linhas em que ~𝑎 v 𝑏 for verdadeiro e c for falso. Note que isso só ocorre na 2ª e na última linha de estados. Tabela 19 – Quinta tabela do exemplo 2 ↓↓ ↓↓ 𝑎 𝑏 𝑐 ~𝑎 ~𝑎 v 𝑏 (~𝑎 v 𝑏) →→ 𝑐 V V V F V V V V F F V F V F V F F V V F F F F V F V V V F V F V F V F V F F V V V V F F F V V F Temos, agora, a tabela completa. A saída S é representada na última coluna. Ela resulta em F quando temos as entradas 𝑎 = V, 𝑏 = V e c = F. Ela também resulta em F quando as entradas são 𝑎 = F, 𝑏 = F e c = F. Para qualquer outra combinação de estados das entradas, a saída é verdadeira. 56 Unidade II Exemplo 3. Considere as proposições simples a seguir. p: Joana é estudante. q: Joana mora em Santos. Determine em que condições é verdadeira a seguinte sentença composta. R: Se Joana é estudante, então ela não está morando em Santos. Resolução A sentença composta, R, é formada pelas duas proposições simples, p e q, associadas pelos operadores “não” e “se...então”. Passando da linguagem corrente para a linguagem simbólica, podemos descrever R como: R=p⟶~q Em linguagem corrente, os tempos verbais podem ser ajustados para que a sentença se adeque melhor ao contexto. Desconhecemos, a princípio, os valores lógicos de p e de q. Consequentemente, também desconhecemos o valor lógico de R. Para saber em que condições R será verdadeira, podemos montar a tabela‑verdade correspondente à expressão. Com duas proposições simples, precisamos de 4 linhas na tabela. As duas primeiras colunas da tabela serão dedicadas às entradas, p e q. Na sequência, resolveremos a negação ~q, seguida da condicional p⟶~q. O resultado de R é expresso na última coluna, já que R=p⟶~q. Tabela 20 – Tabela‑verdade do exemplo 3 � q ~q p→~q V V F F V F V V F V F V F F V V Com isso, percebemos que a sentença p⟶~q só será falsa se tivermos p verdadeiro e q verdadeiro. Ou seja, se for verdade que Joana é estudante, e for verdade que ela mora em Santos. Isso faz com que tenhamos um antecedente verdadeiro com um consequente falso, já que o consequente diz que ela não mora em Santos. Para qualquer outra combinação de estados, continuamos com uma sentença verdadeira. 57 LÓGICA Saiba mais Existem diversos geradores on‑line de tabelas‑verdade. Um deles é o disponível no endereço a seguir: MICALEVISK’S GITHUB REPOSITORIES. Gerador de tabela verdade +. 2022. Disponível em: https://cutt.ly/XM2XRgF. Acesso em: 22 nov. 2022. 3.3 Números binários Você, provavelmente, já ouviu falar que computadores entendem apenas “zeros e uns”. O que na prática isso significa? Os circuitos dos processadores dos computadores modernos trabalham com transistores, dispositivos que funcionam como chaves ou interruptores eletrônicos. Essas chaves podem ser conectadas umas às outras, de forma a desempenharem funções lógicas semelhantes às que estudamos ao longo deste tópico. Esses circuitos transistorizados, que desempenham função lógica, são denominados portas lógicas. As portas lógicas são responsáveis pelo processamento dos dados nos computadores que utilizamos rotineiramente. Uma porta lógica recebe sinais com determinados níveis de tensão elétrica em seus terminais de entrada, processa esses sinais de acordo com sua operação lógica correspondente e, em seguida, responde com determinado nível de tensão elétrica em seu terminal de saída. Esses níveis de tensão, tanto de entrada quanto de saída, são restritos a duas medidas distintas, ou seja, trata‑se de um sistema dicotômico. Nos projetos desses circuitos, em vez de se referirem a medidas de tensão, em volts, os projetistas adotam uma abstração: referem‑se ao nível de tensão mais baixo (por exemplo, 0 V) como nível 0 e, ao nível de tensão mais alto (por exemplo, 5 V), como nível 1. Daí, dizemos que computadores só entendem “zeros e uns”, ou seja, eles falam uma linguagem binária. Do ponto de vista lógico, não há diferença entre considerar os dois possíveis estados de um sistema dicotômico como “V ou F” ou como “0 ou 1”. Contanto que estejamos dentro de um sistema dicotômico, as mesmas regras se aplicam, independentemente da simbologia utilizada. Por isso, tabelas‑verdade são artifícios utilizados na área computacional, tanto para a montagem de circuitos digitais quanto na programação de alto nível. Saiba mais Se você quiser saber mais sobre as portas lógicas e os circuitos digitais que integram o hardware dos nossos sistemas computacionais, consulte o livro Eletrônica digital, de autoria de Alexandre Haupt e Édison Dachi. HAUPT, A.; DACHI, É. Eletrônica digital. São Paulo: Blucher, 2016. 58 Unidade II 3.4 Tautologia, contradição e contingência 3.4.1 Tautologia Algumas proposições compostas são logicamente verdadeiras, independentemente do valor lógico das proposições simples que as compõem. Por exemplo, a proposição composta 𝑎 ∨ ~𝑎 é, necessariamente, verdadeira. Nesse caso, não importa se 𝑎 é verdadeiro ou falso. Para entendermos isso, vamos contextualizar essa proposição composta. 𝑎 ∨ ~𝑎: Maria é brasileira, ou Maria não é brasileira. Nesse caso, não importa a nacionalidade de Maria: a sentença composta sempre será verdadeira, afinal, uma das componentes da disjunção sempre será verdadeira. Vamos montar a tabela‑verdade dessa expressão e analisar seu resultado. Tabela 21 – Tabela‑verdade que representa uma tautologia 𝑎 ~𝑎 𝑎 ∨ ~𝑎 V F V F V V Note que temos apenas uma proposição simples, 𝑎, como entrada. Logo, bastam duas linhas para montarmos a tabela‑verdade. Essa proposição 𝑎 aparece na expressão composta em sua forma original e em sua forma negada. Se analisarmos a última coluna, que representa a saída da tabela, vemos que ambas as linhas obtiveram resultado verdadeiro. Temos, nesse caso, uma tautologia. Essa é uma das formas mais fáceis de definirmos uma tautologia: trata‑se de uma sentença lógica que sempre apresentará resultado verdadeiro. Observação Não importa quantas linhas existam na tabela‑verdade. Todas elas devem apresentar resultado V em sua coluna de saída para que tenhamos uma tautologia. 3.4.2 Contradição Algumas proposições compostas são logicamente falsas, independentemente do valor lógico das proposições simples que as compõem. Vamos, agora, considerar a proposição composta 𝑎 ∧ ~𝑎. Nesse caso, não importa se a proposição simples componente, 𝑎, é verdadeira ou falsa. A proposição composta sempre será falsa. Considere o exemplo a seguir. 59 LÓGICA 𝑎 ∧ ~𝑎: João nasceu em Maceió e não nasceu em Maceió. Note que não importa o local de nascimento de João: uma sentença simples contradiz a outra, o que nos leva, necessariamente, a uma sentença composta falsa. Temos, portanto, uma contradição. Se montarmos a tabela‑verdade de uma contradição, esperamos, como resultado, todas as linhas de saída falsas, conforme podemos observar na tabela. Tabela 22 – Tabela‑verdade que representa uma contradição 𝑎 ~𝑎 𝑎 ∧ ~𝑎 V F F F V F Observação Não importa quantas linhas existam na tabela‑verdade. Todas elas devemapresentar resultado F em sua coluna de saída para que tenhamos uma contradição. 3.4.3 Contingência Já sabemos da existência de tautologias e de contradições. No entanto, esperamos que o resultado da maior parte das expressões lógicas compostas com as quais lidamos dependa, sim, do valor lógico de suas componentes, certo? Nesse caso, temos as contingências. A tabela‑verdade de uma contingência resulta em uma combinação de Vs e Fs, de forma a termos pelo menos uma linha verdadeira e pelo menos uma linha falsa. Em outras palavras: se a expressão lógica não representa uma tautologia e nem uma contradição, ela necessariamente será uma contingência. Como exemplo, podemos trazer a tabela‑verdade da expressão 𝑎 ↔ 𝑏. Tabela 23 – Tabela‑verdade da operação bicondicional, que representa uma contingência 𝑎 𝑏 𝑎 ↔ 𝑏 V V V V F F F V F F F V Note que, na coluna de resultado, encontramos uma “mistura” de resultados falsos e verdadeiros. Isso indica que o valor lógico da proposição composta depende do valor lógico de suas componentes simples. 60 Unidade II Lembrete Tautologia: expressão lógica em que todas as linhas da tabela‑verdade resultam em V. Contradição: expressão lógica em que todas as linhas da tabela‑verdade resultam em F. Contingência: expressão lógica cuja tabela‑verdade resulta em uma mistura, em qualquer proporção, de Vs e Fs. Ou seja, a saída da tabela terá pelo menos uma linha verdadeira e pelo menos uma linha falsa. Exemplo de aplicação Exemplo 1. Construa a tabela‑verdade da expressão P (x, y, z) = (x → y) ∧ (y → z) → (x → z) e diga se a proposição composta representa uma tautologia, uma contradição ou uma contingência. Resolução Vamos começar analisando a própria estrutura da expressão. A indicação P (x, y, z) diz que temos uma proposição composta chamada P, que é formada por três proposições simples: x, y e z. O relacionamento entre essas proposições simples é apresentado do lado direito da igualdade. Por termos três proposições simples, precisaremos de 8 linhas de estados na tabela‑verdade. Em relação à ordem de precedência das operações, vamos primeiro resolver as três expressões dos parênteses, depois a conjunção e, por último, a condicional externa. A montagem da tabela é apresentada a seguir. Tabela 24 – Tabela‑verdade da expressão, indicando que se trata de uma tautologia x y z (x → y) (y → z) (x → z) (x → y) ∧ (y → z) (x → y) ∧ (y → z) → (x → z) V V V V V V V V V V F V F F F V V F V F V V F V V F F F V F F V F V V V V V V V F V F V F V F V F F V V V V V V F F F V V V V V 61 LÓGICA Repare que, na última coluna, que representa a saída da nossa tabela‑verdade, todas as linhas apresentaram valor lógico V. Trata‑se, portanto, de uma tautologia. Isso significa que, independentemente do valor lógico de x, y e z, a expressão P sempre será verdadeira devido ao seu formato. Se você sentiu alguma dificuldade em encontrar os valores lógicos da última coluna desta tabela, talvez, você tenha trocado o antecedente pelo consequente na última operação condicional. Não se preocupe, isso é muito comum de acontecer. Note que o antecedente (quem vem antes da “setinha”) é a expressão (x → y) ∧ (y → z), e o consequente (quem vem depois da “setinha”) é a expressão (x → z). Logo, o antecedente se encontra na penúltima coluna da tabela, enquanto o consequente está na antepenúltima coluna. Exemplo 2. Considere a proposição a seguir: “na prova da disciplina de Lógica, Nelson será aprovado e não será aprovado”. Diga se a proposição composta representa uma tautologia, uma contradição ou uma contingência. Resolução Analisando o formato da sentença, verificamos que se trata de uma estrutura do tipo 𝑎∧ ~𝑎 , que já estudamos no tópico 3.4.2 deste livro‑texto. Temos, portanto, uma contradição. 4 RELAÇÕES DE IMPLICAÇÃO E DE EQUIVALÊNCIA Conhecemos, na unidade I, as principais operações da lógica proposicional. Vamos, agora, estudar algumas relações entre proposições. Para entender o conceito de relação, vamos relembrar os conceitos que vimos em teoria de conjuntos. Lembrete As operações entre conjuntos diferem das relações de igualdade e de inclusão. Em uma relação, apenas fazemos comparações entre conjuntos (por exemplo, dizemos se um é subconjunto do outro). Por outro lado, as operações entre conjuntos (como a operação de união, por exemplo) resultam em um novo conjunto a partir de outros já existentes. Podemos, também, pensar em aritmética. Observe a expressão a seguir. x = 2 + 3 O símbolo “+” indica uma operação aritmética entre os operandos 2 e 3. A partir desses dois números, executar a operação de adição resultará em um novo número, que é o 5. Executando essa operação, portanto, temos o seguinte. x = 5 62 Unidade II O símbolo “=”, por sua vez, indica uma relação entre o termo da esquerda e o termo da direita. Note que não há nenhuma operação subsequente para fazermos, apenas estamos comparando os dois termos entre si e dizendo que eles são iguais. Pois bem, uma operação (2+3) gera uma tarefa que, quando executada, produz um resultado (5). Uma relação não produz qualquer resultado, ela apenas compara duas coisas entre si (x = 5). Voltemos à lógica. Uma operação lógica entre duas proposições produz um resultado (V ou F). Já uma relação entre duas proposições estabelece uma comparação entre elas. Entendido o conceito de relação, vamos estudar duas importantes relações da lógica: a relação de implicação e a de equivalência. 4.1 Relação de implicação Dizemos que uma proposição 𝑋 implica outra proposição 𝑌 quando, em suas tabelas‑verdade, não ocorre a alternativa VF, nessa ordem, em nenhuma das linhas das tabelas. Ou seja, se compararmos a tabela‑verdade de 𝑋 com a tabela‑verdade de 𝑌, linha a linha, não encontraremos nenhuma em que 𝑋 apresenta valor lógico verdadeiro e 𝑌 apresenta valor lógico falso. Simbolicamente, representamos uma relação de implicação por uma seta dupla unidirecional, ⇒. Observe a notação a seguir. X ⇒ Y Lemos essa relação como “X” implica “Y”. Essa relação significa que sempre que X for verdadeiro, Y será verdadeiro também. Observação É importante, nesse momento, não confundirmos os símbolos → e ⇒. →: operador lógico que representa uma operação condicional entre duas proposições, que resultará numa nova proposição composta. ⇒: indica a relação de implicação entre duas proposições. Vamos agora acompanhar alguns exemplos em que analisaremos as tabelas‑verdade de duas proposições para avaliar a veracidade da relação de implicação entre elas. 63 LÓGICA Exemplo de aplicação Exemplo 1. Por meio de tabelas‑verdade, verifique se 𝑎 ⇒ 𝑎 ∨ 𝑏. Resolução O enunciado nos pede para verificar se a proposição 𝑎 implica a proposição 𝑎 ∨ 𝑏. Para isso, vamos comparar as tabelas‑verdade de ambas as proposições. Como 𝑎 é uma proposição simples, sua tabela vem da própria lista de estados utilizada para montar a tabela de 𝑎 ∨ 𝑏. Portanto, vamos, inicialmente, apenas montar a tabela‑verdade da expressão 𝑎 ∨ 𝑏, exposta a seguir. Tabela 25 – Tabela‑verdade da expressão 𝑎 ∨ 𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 ∨ 𝑏 V V V V F V F V V F F F Com a tabela montada, já podemos verificar se é válida a relação de implicação entre 𝑎 e 𝑎 ∨ 𝑏. Na tabela a seguir, destacamos, em fundo verde, a coluna que representa a tabela de 𝑎, assim como destacamos, em fundo roxo, a coluna que representa tabela de 𝑎 ∨ 𝑏. A numeração das linhas foi inserida para facilitar a análise que faremos em sequência. Tabela 26 – Tabela‑verdade da expressão 𝑎 ∨ 𝑏, com destaques visuais que permitem a verificação da relação de implicação 𝑎 ⇒ 𝑎 ∨ 𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 ∨ 𝑏 1 V V V 2 V F V 3 F V V 4 F F F Em cada uma das 4 linhas, não devemos encontrar o estado VF da coluna verde para a coluna roxa, caso a relação de implicação seja verdadeira. Nas linhas 1 e 2, temos o estado VV (verde com V, roxo com V). Na linha 3, observamos o estado FV (verde com F, roxo com V). Já na linha 4, temos o estado FF (verde com F,roxo com F). Observe que a alternativa VF não ocorreu em nenhuma linha, quando comparamos uma coluna com a outra. Isso significa que é verdade que 𝑎 implica 𝑎 ∨ 𝑏. Ou seja, é válida a relação 𝑎 ⇒ 𝑎 ∨ 𝑏. Na prática, temos que, sempre que 𝑎 é verdadeiro, 𝑎 ∨ 𝑏 será verdadeiro também. 64 Unidade II Exemplo 2. Por meio de tabelas‑verdade, verifique se 𝑎 ⇒ 𝑎 ⊻ 𝑏. Resolução O enunciado nos pede para verificarmos se a proposição 𝑎 implica a proposição 𝑎 ⊻ 𝑏. Para isso, vamos comparar as tabelas‑verdade de ambas as proposições. Como 𝑎 é uma proposição simples, sua tabela vem da própria lista de estados utilizada para montar a tabela de 𝑎 ⊻ 𝑏. Portanto, vamos, inicialmente, apenas montar a tabela‑verdade da expressão 𝑎 ⊻ 𝑏, exposta a seguir. Tabela 27 – Tabela‑verdade da expressão 𝑎 ⊻ 𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 ⊻ 𝑏 V V F V F V F V V F F F Com a tabela montada, podemos verificar se é válida a relação de implicação entre 𝑎 e 𝑎 ⊻ 𝑏. Na tabela a seguir, destacamos, em fundo verde, a coluna que representa a tabela de 𝑎, assim como destacamos, em fundo roxo, a coluna que representa tabela de 𝑎 ⊻ 𝑏, novamente com a numeração das linhas. Tabela 28 – Tabela‑verdade da expressão 𝑎 ⊻ 𝑏, com destaques visuais que permitem a verificação da relação de implicação 𝑎 ⇒ 𝑎 ⊻ 𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 ⊻ 𝑏 1 V V F 2 V F V 3 F V V 4 F F F Em cada uma das 4 linhas, não podemos encontrar o estado VF da coluna verde para a coluna roxa, caso a relação de implicação seja válida. Porém, logo na linha 1 (destacada com borda vermelha), verificamos que o estado VF ocorreu, pois temos elemento verde com V e o roxo com F. Não seria necessário, nesse caso, nem mesmo avaliar as outras linhas, pois já sabemos que relação de implicação proposta no enunciado não é válida. Porém, vamos avaliá‑las para completar nosso estudo. Na linha 2, temos o estado VV. Na linha 3, observamos o estado FV. Já na linha 4, temos o estado FF. Individualmente, nenhuma dessas três linhas invalida a relação de implicação, porém, devemos avaliar sempre a tabela como um todo. Basta que em uma delas ocorra o estado VF para que a relação de implicação entre 𝑎 e 𝑎 ⊻ 𝑏 seja considerada falsa. Logo, não é verdade que 𝑎 implica 𝑎 ⊻ 𝑏. 65 LÓGICA Exemplo 3. Por meio de tabelas‑verdade, verifique se 𝑎 → 𝑏 ⇒ 𝑎 ⊻ 𝑏. Resolução Dessa vez, temos que verificar se é verdadeira a relação de implicação entre duas proposições compostas. Com isso, temos que montar ambas as tabelas‑verdade e comparar suas saídas entre si. As tabelas de 𝑎 → 𝑏 e de 𝑎 ⊻ 𝑏 são mostradas a seguir, individualmente. Tabela 29 – Tabela‑verdade da expressão 𝑎 → 𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 → 𝑏 V V V V F F F V V F F V Tabela 30 – Tabela‑verdade da expressão 𝑎 ⊻ 𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 ⊻ 𝑏 V V F V F V F V V F F F Vamos dispor ambas as tabelas sob a mesma lista de estados, para ficar mais fácil compará‑las. Nossa intenção, agora, será comparar a coluna de saída de 𝑎 → 𝑏 com a coluna de saída de 𝑎 ⊻ 𝑏. Na tabela seguinte, elas aparecem lado a lado. Tabela 31 – Tabelas‑verdade de ambas as expressões 𝑎 𝑏 𝑎 → 𝑏 𝑎 ⊻ 𝑏 V V V F V F F V F V V V F F V F Para facilitar a comparação, vamos, novamente, fazer o destaque em cores. A seguir, 𝑎 → 𝑏 aparece em verde e 𝑎 ⊻ 𝑏 aparece em roxo. Tabela 32 – Tabelas‑verdade de ambas as expressões, com destaques visuais que permitem a verificação da relação de implicação 𝑎 → 𝑏 ⇒ 𝑎 ⊻ 𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 → 𝑏 𝑎 ⊻ 𝑏 1 V V V F 2 V F F V 3 F V V V 4 F F V F 66 Unidade II Novamente, nossa intenção é procurar por estados VF, que tornam falsa a relação de implicação entre as proposições consideradas. Note que esses estados ocorreram duas vezes, nas linhas 1 e 4, destacadas com borda vermelha. Logo, não é verdade que 𝑎 → 𝑏 implica 𝑎 ⊻ 𝑏. Por mais que tenhamos significados diferentes para os símbolos → e ⇒, eles apresentam certa dependência entre si. A implicação entre duas proposições, digamos, X ⇒ Y, indica que a condicional X → Y resulta em uma tautologia. Se não ocorre o estado VF entre as proposições consideradas, nunca teremos antecedente, X, verdadeiro, com consequente, Y, falso. Logo, o padrão da tabela‑verdade da condicional será tautológico. Vamos verificar essa afirmação acompanhando mais um exemplo. Exemplo de aplicação Sabe‑se que 𝑎 ⇒ 𝑎 ∨ 𝑏. Por meio de tabelas‑verdade, demonstre que a condicional 𝑎 → 𝑎 ∨ 𝑏 é tautológica. Resolução Já verificamos, em um exemplo de aplicação anterior, que é verdade que 𝑎 ⇒ 𝑎 ∨ 𝑏. Logo, esperamos que a condicional 𝑎→ 𝑎 ∨ 𝑏 seja tautológica. Vamos montar a tabela‑verdade de 𝑎→ 𝑎 ∨ 𝑏 e comprovar essa afirmação. Tabela 33 – Tabela‑verdade da expressão 𝑎 → 𝑎 ∨ 𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 ∨ 𝑏 𝑎 → 𝑎 ∨ 𝑏 V V V V V F V V F V V V F F F V Como a coluna de saída da tabela‑verdade apresentou apenas linhas com valor lógico verdadeiro, comprovamos que a condicional 𝑎 → 𝑎 ∨ 𝑏 é tautológica. Isso é esperado sempre que soubermos que uma relação de implicação é verdadeira e trocarmos ⇒ por →. Observação A relação de implicação será aplicada na definição de um argumento lógico válido, que veremos na unidade III deste livro‑texto. 67 LÓGICA 4.2 Relação de equivalência Dizemos que uma proposição X é equivalente a outra proposição Y quando, em suas tabelas‑verdade, não ocorre a alternativa VF ou a alternativa FV em nenhuma das linhas das tabelas. Ou seja, se compararmos a tabela‑verdade de X com a tabela‑verdade de Y, linha a linha, não encontraremos nenhuma em que X apresenta valor lógico verdadeiro e Y apresenta valor lógico falso; também não encontraremos nenhuma em que 𝑋 apresenta valor lógico falso e Y apresenta valor lógico verdadeiro. Na prática, as tabelas‑verdade de X e de Y serão iguais, pois só apresentarão alternativas do tipo VV ou FF. Simbolicamente, representamos uma relação de equivalência por uma seta dupla bidirecional ⇔. Observe a notação a seguir. X ⇔ Y Lemos essa relação como “X é equivalente a Y”. Essa relação significa que X e Y apresentarão exatamente a mesma coluna de saída em suas tabelas‑verdade. Observação É importante não confundirmos os símbolos ↔ e ⇔. ↔ : operador lógico que representa uma operação bicondicional entre duas proposições, que resultará numa nova proposição composta. ⇔: indica a relação de equivalência entre duas proposições. Alguns autores podem utilizar o símbolo de igualdade, =, para substituir o símbolo de equivalência. O significado será o mesmo. Vamos, agora, acompanhar alguns exemplos em que analisaremos as tabelas‑verdade de duas proposições, para avaliar a veracidade da relação de equivalência entre elas. Exemplo de aplicação Exemplo 1. Por meio de tabelas‑verdade, verifique se 𝑎 ∧ 𝑏 ⇔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏). Resolução O enunciado nos pede para verificar se a proposição 𝑎 ∧ 𝑏 é equivalente à proposição ~(~𝑎 ∨ ~𝑏). Para isso, vamos comparar as tabelas‑verdade de ambas as proposições. Você pode montar duas tabelas‑verdade separadas, ou aproveitar a mesma lista de estados das entradas para montar, em uma única estrutura, as duas tabelas. Montaremos, diretamente, as duas tabelas, na mesma estrutura. 68 Unidade II Tabela 34 – Verificação da relação de equivalência 𝑎 ∧ 𝑏 ⇔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) 𝑎 𝑏 𝑎 ∧ 𝑏 ~𝑎 ~𝑏 ~𝑎 ∨ ~𝑏 ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) V V V F F F V V F F F V V F F V F V F V F F F F V V V F Destacamos a coluna que representa a saída da tabela‑verdade da expressão 𝑎 ∧ 𝑏 em verde, assim como destacamos a coluna da expressão ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) em roxo. Comparando ambas as colunas em destaque, percebemos que elas apresentam resultados iguais, com valor lógico V na primeira linha, e valor lógico F nas linhas seguintes. Concluímos, portanto, que a proposição 𝑎 ∧ 𝑏 é equivalente à proposição ~(~𝑎 ∨ ~𝑏). Ou seja, é válida a relação 𝑎 ∧ 𝑏 ⇔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏). Isso significa que se, por exemplo, um circuito lógico de processamento computacional for montado de acordo com a expressão 𝑎 ∧ 𝑏 e outro for montado de acordo com a expressão ~(~𝑎 ∨ ~𝑏), eles produzirão exatamenteos mesmos resultados. Exemplo 2. Por meio de tabelas‑verdade, verifique se 𝑎 ∨ (𝑏 ∨ 𝑐) ⇔ (𝑎 ∨ 𝑏) ∨ 𝑐. Resolução O enunciado nos pede para verificar se a proposição 𝑎 ∨ (𝑏 ∨ 𝑐) é equivalente à proposição (𝑎 ∨ 𝑏) ∨ 𝑐. Para isso, vamos comparar as tabelas‑verdade de ambas as proposições. Vamos, novamente, aproveitar a mesma lista de estados das entradas para montar, em uma única estrutura, as duas tabelas. Tabela 35 – Tabela para a verificação da relação de equivalência 𝑎 ∨ (𝑏 ∨ 𝑐) ⇔ (𝑎 ∨ 𝑏) ∨ 𝑐 𝑎 𝑏 𝑐 𝑏 ∨ 𝑐 𝑎 ∨ (𝑏 ∨ 𝑐) (𝑎 ∨ 𝑏) (𝑎 ∨ 𝑏) ∨ 𝑐 V V V V V V V V V F V V V V V F V V V V V V F F F V V V F V V V V V V F V F V V V V F F V V V F V F F F F F F F Destacamos a coluna que representa a saída da tabela‑verdade da expressão 𝑎 ∨ (𝑏 ∨ 𝑐) em verde, assim como destacamos a coluna da expressão (𝑎 ∨ 𝑏) ∨ 𝑐 em roxo. Comparando ambas as colunas em destaque, percebemos que elas apresentam resultados iguais, com valor lógico F apenas na última linha. Concluímos, portanto, que a proposição (𝑎 ∨ 𝑏) ∨ 𝑐 é equivalente à proposição 𝑎 ∨ (𝑏 ∨ 𝑐). Ou seja, é válida a relação 𝑎 ∨ (𝑏 ∨ 𝑐) ⇔ (𝑎 ∨ 𝑏) ∨ 𝑐. 69 LÓGICA Exemplo 3. Por meio de tabelas‑verdade, verifique se ~(𝑎 ∧ 𝑏) ⇔ ~𝑎 ∧ ~𝑏. Resolução Montando as tabelas‑verdade de ~(𝑎 ∧ 𝑏) e de ~𝑎 ∧ ~𝑏, chegamos à estrutura exposta a seguir. Tabela 36 – Tabela para a verificação da relação de equivalência ~(𝑎 ∧ 𝑏) ⇔ ~𝑎 ∧ ~𝑏 𝑎 𝑏 𝑎 ∧ 𝑏 ~(𝑎 ∧ 𝑏) ~𝑎 ~𝑏 ~𝑎 ∧ ~𝑏 V V V F F F F V F F V F V F F V F V V F F F F F V V V V Nesse caso, podemos verificar que, nas linhas de estados 2 e 3, destacadas com bordas vermelhas, as proposições apresentaram resultados distintos. Logo, a proposição ~(𝑎 ∧ 𝑏) não é equivalente à proposição ~𝑎 ∧ ~𝑏. Isso significa que, se por exemplo, um circuito lógico de processamento computacional for montado de acordo com a expressão ~(𝑎 ∧ 𝑏) e outro for montado de acordo com a expressão ~𝑎 ∧ ~𝑏, eles produzirão resultados diferentes. Observação Assim como a relação de igualdade na aritmética, a relação de equivalência lógica é comutativa. Isso significa que, se X ⇔ Y, podemos dizer que, necessariamente,Y ⇔ X. Por mais que tenhamos significados diferentes para os símbolos ↔ e ⇔, eles apresentam certa dependência entre si. A equivalência entre duas proposições, digamos, X ⇔ Y, indica que a bicondicional X ↔ Y resulta em uma tautologia. Se não ocorrem os estados VF ou FV entre as proposições consideradas, o padrão da tabela‑verdade da bicondicional será tautológico. Vamos verificar essa afirmação acompanhando o exemplo a seguir. 70 Unidade II Exemplo de aplicação Sabe‑se que 𝑎 ∧ 𝑏 ⇔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) . Por meio de tabelas‑verdade, demonstre que a bicondicional 𝑎 ∧ 𝑏 ↔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) é tautológica. Resolução Já verificamos, em um exemplo de aplicação anterior, que é verdade que 𝑎 ∧ 𝑏 ⇔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) . Logo, esperamos que a bicondicional 𝑎 ∧ 𝑏 ↔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) seja tautológica. Vamos montar a tabela‑verdade de 𝑎 ∧ 𝑏 ↔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) e comprovar essa afirmação. Tabela 37 – Tabela‑verdade da expressão 𝑎 ∧ 𝑏 ↔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) 𝑎 𝑏 𝑎 ∧ 𝑏 ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) 𝑎 ∧ 𝑏 ↔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) V V V V V V F F F V F V F F V F F F F V Como a coluna de saída da tabela‑verdade apresentou apenas linhas com valor lógico verdadeiro, comprovamos que a bicondicional 𝑎 ∧ 𝑏 ↔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) é tautológica. Isso é esperado sempre que soubermos que uma relação de equivalência é verdadeira e trocarmos ⇔ por ↔ . Observação Cada expressão lógica tem infinitas expressões equivalentes a ela. Por exemplo, todas as relações de equivalência, demonstradas a seguir, são verdadeiras. 𝑎 ⇔ 𝑎 𝑎 ⇔ 𝑎 ∧ 𝑎 𝑎 ⇔ 𝑎 ∧ 𝑎 ∧ 𝑎 𝑎 ⇔ 𝑎 ∧ 𝑎 ∧ 𝑎 ∧ 𝑎 É interessante notarmos que se uma relação de equivalência entre duas proposições é válida, a relação de implicação entre elas também será, em ambos os sentidos. Dessa forma, se é verdade que 𝑋 ⇔ 𝑌, também será verdade que X ⇒ Y e que Y ⇒ X. No exemplo anterior, trabalhamos com a relação de equivalência válida 𝑎 ∧ 𝑏 ⇔ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏). Isso significa que 𝑎 ∧ 𝑏 ⇒ ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) e que ~(~𝑎 ∨ ~𝑏) ⇒ 𝑎 ∧ 𝑏. Esse conhecimento será útil quando trabalharmos com argumentos lógicos na unidade III deste livro‑texto. 71 LÓGICA Saiba mais É possível utilizar a teoria de conjuntos para verificar se uma expressão lógica é equivalente à outra. Se duas expressões são caracterizadas pelo mesmo padrão de diagramas de Venn‑Euler, significa que apresentam a mesma tabela‑verdade, ou seja, são equivalentes. Você pode aprender sobre esse método no livro Lógica e álgebra de Boole, de Jacob Daghlian: DAGHLIAN, J. Lógica e álgebra de Boole. São Paulo: Atlas, 1995. 4.2.1 Equivalências notáveis As equivalências são de grande interesse para o estudo da lógica. O projetista de um circuito digital, por exemplo, quer montar o circuito mais barato e conveniente possível, que gere o resultado esperado. Para isso, existem técnicas de redução de circuitos lógicos, que utilizam algumas equivalências já conhecidas como base para o procedimento. Essas equivalências são denominadas equivalências notáveis, e aparecem com frequência nas diversas aplicações da lógica, inclusive na nossa linguagem. Por meio delas, podemos reconhecer sentenças que se comportam de forma equivalente a outras, ou seja, que apresentam a mesma informação, mesmo que de maneiras diferentes. Apresentaremos, a seguir, algumas das principais equivalências notáveis tratadas no campo da lógica proposicional, divididas em oito categorias. Apresentaremos o formato simbólico das equivalências e, em sequência, uma breve explicação a respeito de seu formato. Dupla negação 𝑎 ⇔ ~(~𝑎) A equivalência notável intitulada dupla negação indica que, ao negarmos determinada proposição duas vezes seguidas, voltamos à mesma informação que tínhamos antes de qualquer negação. Observe o exemplo seguinte. 𝑎: O cavalo é branco. ~(~𝑎): Não é verdade que o cavalo não é branco. Se 𝑎 for uma proposição verdadeira, ~(~𝑎) será, necessariamente, uma proposição verdadeira, também. Do mesmo modo, se 𝑎 for uma proposição falsa, ~(~𝑎) será, necessariamente, uma proposição falsa. Afinal, negar uma proposição uma vez, troca o seu valor lógico. Negá‑la duas vezes seguidas faz com que o valor lógico original retorne à sentença. 72 Unidade II Leis idempotentes 𝑎 ∧ 𝑎 ⇔ 𝑎 𝑎 ∨ 𝑎 ⇔ 𝑎 A idempotência é a propriedade que algumas operações têm de poderem ser aplicadas diversas vezes, sem que o resultado se altere após a aplicação inicial. As leis idempotentes são as equivalências lógicas que nos dizem que, ao aplicar uma operação de conjunção ou de disjunção inclusiva entre uma proposição e ela mesma, simplesmente mantemos o valor lógico da proposição em questão. Vamos acompanhar um exemplo. 𝑎: o cavalo é branco. 𝑎 ∧ 𝑎: o cavalo é branco e é branco. 𝑎 ∨ 𝑎: o cavalo é branco ou é branco. Nas três sentenças anteriores, estamos, basicamente, entregando sempre a mesma informação, em formatos distintos. Leis comutativas 𝑎 ∧ 𝑏 ⇔ 𝑏 ∧ 𝑎 𝑎 ∨ 𝑏 ⇔ 𝑏 ∨ 𝑎 As leis comutativas dizem que ao relacionar duas proposições por uma operação de conjunção, podemos, livremente, inverter a ordem na qual elas aparecem na sentença composta, pois não mudará o seu valor lógico. Isso vale também para a operação de disjunção. Acompanhe o exemplo seguinte, onde aplicamos uma conjunção. 𝑎 ∧ 𝑏: o cavalo é branco e a casa é amarela. 𝑏 ∧ 𝑎: a casa é amarela e o cavalo é branco. Notou que, nos dois formatos, dizemos basicamente a mesma coisa? Isso acontece porque 𝑎 ∧ 𝑏 e 𝑏 ∧ 𝑎 são sentenças equivalentes entre si. O mesmo acontece se aplicarmos uma disjunção inclusiva, conforme o exemplo a seguir. 𝑎 ∨ 𝑏: o cavalo é branco ou a casa é amarela. 𝑏 ∨ 𝑎: a casa é amarela ou o cavalo é branco. Temos que 𝑎 ∨ 𝑏 e 𝑏 ∨ 𝑎 são sentenças equivalentes entre si. 73 LÓGICA Observação As leis comutativas apresentam duas equivalências notáveisdistintas. Uma diz que 𝑎 ∧ 𝑏 é equivalente a 𝑏 ∧ 𝑎, enquanto a outra diz que 𝑎 ∨ 𝑏 é equivalente a 𝑏 ∨ 𝑎. Não podemos misturar as duas equivalências: 𝑎 ∧ 𝑏 não é equivalente a 𝑏 ∨ 𝑎, por exemplo. Devemos ter a mesma cautela com as leis associativas, de De Morgan e distributivas, que veremos a seguir. Leis associativas (𝑎 ∧ 𝑏) ∧ 𝑐 ⇔ 𝑎 ∧ (𝑏 ∧ 𝑐) (𝑎 ∨ 𝑏) ∨ 𝑐 ⇔ 𝑎 ∨ (𝑏 ∨ 𝑐) As leis associativas permitem que troquemos a posição dos parênteses, quando temos o mesmo operador lógico relacionando três proposições distintas. O primeiro formato diz respeito à operação de conjunção. Nas sentenças a seguir, por exemplo, temos sentenças equivalentes entre si. (𝑎 ∧ 𝑏) ∧ 𝑐: o cavalo é branco e a casa é amarela. Além disso, a rosa é vermelha. 𝑎 ∧ (𝑏 ∧ 𝑐): o cavalo é branco. Além disso, a casa é amarela e a rosa é vermelha. O mesmo valeria para o operador de disjunção inclusiva, apresentado na segunda equivalência notável associativa. Observação Na linguagem corrente, outros termos podem substituir os termos usuais dos conectivos lógicos. No exemplo anterior, usamos o termo “além disso” como uma conjunção aditiva, ou seja, que traz mais uma informação à sentença. Ele faz, portanto, o papel do conectivo “e”. Leis de De Morgan ~(𝑎 ∧ 𝑏) ⇔ ~𝑎 ∨ ~𝑏 ~(𝑎 ∨ 𝑏) ⇔ ~𝑎 ∧ ~𝑏 As leis de De Morgan são intituladas em homenagem ao matemático e lógico britânico Augustus De Morgan (1806–1871), responsável por sua formulação. Seus formatos permitem que troquemos um conectivo “e” por um conectivo “ou”, ou vice‑versa, mantendo a equivalência entre as expressões. 74 Unidade II Vamos analisar o primeiro teorema exposto, ~(𝑎 ∧ 𝑏) ⇔ ~𝑎 ∨ ~𝑏. Ele diz que negar uma conjunção entre duas proposições é equivalente a negar cada uma dessas proposições individualmente e, em seguida, uni‑las com uma disjunção inclusiva. Desse modo, as seguintes sentenças em linguagem corrente são equivalentes. ~(𝑎 ∧ 𝑏): não é verdade que o cavalo é branco e a casa é amarela. ~𝑎 ∨ ~𝑏: o cavalo não é branco ou a casa não é amarela. Vamos, agora, analisar o segundo teorema exposto, ~(𝑎 ∨ 𝑏) ⇔ ~𝑎 ∧ ~𝑏. Ele diz que negar uma disjunção inclusiva entre duas proposições é equivalente a negar cada uma dessas proposições individualmente e, em seguida, uni‑las com uma conjunção. Desse modo, as seguintes sentenças em linguagem corrente são equivalentes. ~(𝑎 ∨ 𝑏): não é verdade que o cavalo é branco ou a casa é amarela. ~𝑎 ∧ ~𝑏: o cavalo não é branco e a casa não é amarela. Leis distributivas 𝑎 ∧ (𝑏 ∨ 𝑐) ⇔ (𝑎 ∧ 𝑏) ∨ (𝑎 ∧ 𝑐) 𝑎 ∨ (𝑏 ∧ 𝑐) ⇔ (𝑎 ∨ 𝑏) ∧ (𝑎 ∨ 𝑐) As leis distributivas se assemelham à propriedade distributiva da aritmética. Utilizando os conectivos “e” e “ou”, podemos distribuir o conectivo de fora dos parênteses para dentro dos parênteses. Vamos dar um exemplo, em linguagem corrente, do segundo formato apresentado anteriormente, 𝑎 ∨ (𝑏 ∧ 𝑐) ⇔ (𝑎 ∨ 𝑏) ∧ (𝑎 ∨ 𝑐). De acordo com ele, as seguintes sentenças são equivalentes. 𝑎 ∨ (𝑏 ∧ 𝑐): Maria estuda lógica, ou, Maria estuda matemática e português. (𝑎 ∨ 𝑏) ∧ (𝑎 ∨ 𝑐): Maria estuda lógica ou matemática, e Maria estuda lógica ou português. Condicionais 𝑎 → 𝑏 ⇔ ~𝑏 → ~𝑎 𝑎 → 𝑏 ⇔ ~𝑎 ∨ 𝑏 Os formatos de equivalências partem de uma condicional entre duas proposições. No primeiro formato, 𝑎 → 𝑏 ⇔ ~𝑏 → ~𝑎, transformamos uma condicional em outra equivalente, trocando de posição o antecedente com o consequente e negando ambas as proposições. No segundo formato, 𝑎 → 𝑏 ⇔ ~𝑎 ∨ 𝑏, transformamos uma condicional em uma disjunção, negando a proposição que fazia o papel de antecedente. 75 LÓGICA Desse modo, todas as sentenças em linguagem corrente expostas a seguir são equivalentes. 𝑎 → 𝑏: se estiver chovendo, então eu levarei um guarda‑chuva. ~𝑏 → ~𝑎: se eu não levei um guarda‑chuva, então não estava chovendo. ~𝑎 ∨ 𝑏: não está chovendo, ou eu levaria um guarda‑chuva. Lembrete Em uma condicional 𝑎 → 𝑏, a primeira proposição, 𝑎, é chamada de antecedente, e a segunda, 𝑏, é chamada de consequente. Bicondicionais 𝑎 ↔ 𝑏 ⇔ (𝑎 → 𝑏) ∧ (𝑏 → 𝑎) 𝑎 ↔ 𝑏 ⇔ ~(𝑎 ⊻ 𝑏) Os formatos de equivalências partem de uma bicondicional entre duas proposições. No primeiro formato, 𝑎 ↔ 𝑏 ⇔ (𝑎 → 𝑏) ∧ (𝑏 → 𝑎) , transformamos uma bicondicional em duas condicionais. Se é verdade que 𝑎 ↔ 𝑏, então é verdade que 𝑎 → 𝑏 e também é verdade que 𝑏 → 𝑎. No segundo formato, 𝑎 ↔ 𝑏 ⇔ ~(𝑎 ⊻ 𝑏) , transformamos uma bicondicional na negação de uma disjunção exclusiva. Se repararmos nas tabelas‑verdade das operações bicondicional e disjunção exclusiva, notamos que uma operação representa a negação da outra. Logo, 𝑎 ↔ 𝑏 é equivalente a ~(𝑎 ⊻ 𝑏). As sentenças em linguagem corrente expostas a seguir são, portanto, equivalentes entre si. 𝑎 ↔ 𝑏: o número 10 é par se e somente se ele for divisível por 2. (𝑎 → 𝑏) ∧ (𝑏 → 𝑎): se o número 10 é par, então ele é divisível por 2, assim como se o número 10 é divisível por 2, então ele é par. ~(𝑎 ⊻ 𝑏): não é verdade que, ou o número 10 é par, ou ele é divisível por 2. 76 Unidade II Exemplo de aplicação Observando as leis de De Morgan, escreva a frase logicamente equivalente à sentença “Não é verdade que Ana é pernambucana ou João é mineiro”. Resolução A sentença do enunciado é formada por duas proposições simples, descritas a seguir. 𝑎: Ana é pernambucana. 𝑏: João é mineiro. Em linguagem simbólica, a sentença composta é descrita como ~(𝑎 ∨ 𝑏) . Logo, a lei de De Morgan que devemos considerar é a de formato ~(𝑎 ∨ 𝑏) ⇔ ~𝑎 ∧ ~𝑏. Nossa tarefa, portanto, será transformar a sentença do enunciado no formato ~𝑎 ∧ ~𝑏. Para isso, basta negarmos ambas as proposições simples e uni‑las com o conectivo “e”. Como resultado, temos: “Ana não é pernambucana e João não é mineiro”. No Apêndice A, ao final deste livro‑texto, você encontrará um resumo das equivalências notáveis estudadas, apenas com a nomenclatura e o formato simbólico associado a cada uma delas. Utiliza esse resumo para consultas rápidas aos formatos estudados. 77 LÓGICA Resumo Aprendemos que uma tabela‑verdade é um artifício utilizado para conhecer a saída de uma expressão lógica para todas as possíveis combinações de valores lógicos das entradas. Ao montarmos uma tabela como essa, temos a descrição completa do comportamento da expressão lógica, mesmo que não saibamos quais são os valores lógicos de suas entradas. Toda tabela‑verdade deve incluir a lista de todas as possíveis combinações de entradas, assim como a saída correspondente a cada uma dessas combinações, que corresponde ao valor lógico da proposição composta. Aprendemos a fazer a montagem de uma tabela‑verdade, acompanhando um passo a passo que nos leva à estruturação de uma tabela para qualquer número de proposições simples existentes na expressão lógica em questão. Também vimos a respeito de tautologias, contradições e equivalências. Uma tautologia é uma expressão lógica em que todas as linhas da tabela‑verdade resultam em V. Uma contradição é uma expressão lógica em que todas as linhas da tabela‑verdade resultam em F. Já uma contingência é uma expressão lógica cuja tabela‑verdade resulta em uma mistura, em qualquer proporção, de Vs e Fs. Continuamos nossos estudos conhecendo as relações de implicação e de equivalência, que constituem comparações entre expressões lógicas. Dizer que “𝑋 implica 𝑌” significa que, sempre que 𝑋 for verdadeiro, 𝑌 será verdadeiro também. Dizer que “𝑋 é equivalente a 𝑌” significa que 𝑋 e 𝑌 apresentarão exatamente a mesma coluna de saída em suas tabelas‑verdade. Por fim, conhecemos algumas equivalências notáveis. Elas aparecem com frequência nas diversas aplicações da lógica, inclusive na nossa linguagem. Por meio delas, podemos reconhecer sentenças que se comportam de forma equivalente a outras, ou seja, que apresentam a mesma informação, mesmo que de maneiras diferentes. 78 Unidade II Exercícios Questão1. (IBGP 2020, adaptada) Alice estava estudando para um concurso público e deparou com uma questão que solicitava a montagem da tabela‑verdade da seguinte expressão lógica: ~(P V ~Q). Para solucionar o problema, ela montou a tabela‑verdade a seguir, em que V é “verdadeiro” e F é “falso”. Tabela 38 P Q ~Q P V~Q ~(P V ~Q) F V V V V F F F O número de V encontrado na coluna P V ~Q multiplicado pelo número de F encontrado na última coluna é igual a A) 1. B) 6. C) 9. D) 4. E) 8. Resposta correta: alternativa C. Análise da questão Vamos preencher integralmente a tabela‑verdade do enunciado. Vejamos. Tabela 39 P Q ~Q P V~Q ~(P V ~Q) F V F F V V V F V F V F V V F F F V V F 79 LÓGICA Da tabela‑verdade, vemos que: • o número de V encontrado na coluna P V ~Q é igual a 3; • o número de F encontrado na última coluna é igual a 3. Logo, o número de V encontrado na coluna P V ~Q multiplicado pelo número de F encontrado na última coluna é igual a 9, resultado do produto 3x3. Questão 2. (Iades 2019, adaptada) Considere as proposições a seguir. • A: O número 10 é ímpar. • B: A raiz quadrada de 16 é um número inteiro. Com base no exposto, assinale a alternativa correta. A) A conjunção entre as duas proposições tem valor lógico verdade (V). B) A disjunção entre as duas proposições tem valor lógico falso (F). C) A condicional entre as duas proposições tem valor lógico verdade (V). D) A bicondicional entre as duas proposições tem valor lógico verdade (V). E) A negação de ambas as proposições tem valor lógico falso (F). Resposta correta: alternativa C. Análise das alternativas A) Alternativa incorreta. Justificativa: a proposição A tem valor lógico falso (F), visto que 10 não é um número ímpar. A proposição B tem valor lógico verdade (V), visto que a raiz quadrada de 16 é um número inteiro, igual a 4. A conjunção entre as duas proposições tem valor lógico falso (F), conforme mostrado na tabela‑verdade a seguir. Tabela 40 A B A ∧ B F V F 80 Unidade II B) Alternativa incorreta. Justificativa: a proposição A tem valor lógico falso (F), visto que 10 não é um número ímpar. A proposição B tem valor lógico verdade (V), visto que a raiz quadrada de 16 é um número inteiro, igual a 4. A disjunção entre as duas proposições tem valor lógico verdade (V), conforme mostrado na tabela‑verdade a seguir. Tabela 41 A B A V B F V V C) Alternativa correta. Justificativa: a proposição A tem valor lógico falso (F), visto que 10 não é um número ímpar. A proposição B tem valor lógico verdade (V), visto que a raiz quadrada de 16 é um número inteiro, igual a 4. A condicional entre as duas proposições tem valor lógico verdade (V), conforme mostrado na tabela‑verdade a seguir. Tabela 42 A B A → B F V V D) Alternativa incorreta. Justificativa: a proposição A tem valor lógico falso (F), visto que 10 não é um número ímpar. A proposição B tem valor lógico verdade (V), visto que a raiz quadrada de 16 é um número inteiro, igual a 4. A bicondicional entre as duas proposições tem valor lógico falso (F), conforme mostrado na tabela‑verdade a seguir. Tabela 43 A B A ↔ B F V F 81 LÓGICA E) Alternativa incorreta. Justificativa: a proposição A tem valor lógico falso (F), visto que 10 não é um número ímpar. A proposição B tem valor lógico verdade (V), visto que a raiz quadrada de 16 é um número inteiro, igual a 4. A negação da proposição A tem valor lógico verdade (V), a não falso (F), conforme mostrado na tabela‑verdade a seguir. Tabela 44 A B ~A ~B F V V F