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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIC¸OSA CENTRO DE CIEˆNCIAS EXATAS E TECNOLO´GICAS DEPARTAMENTO DE MATEMA´TICA 1a Lista de Exerc´ıcios de MAT131 - Introduc¸a˜o a A`lgebra 2010 I To´pico: Argumentos 1. Alguns dos enunciados seguintes sa˜o argumentos. Aqueles que forem argumentos identifique as suas premissas e a sua conclusa˜o: (a) As pessoas inteligentes como voceˆ deveriam fazer um curso supe- rior. Va´ para a Universidade! (b) Na˜o posso ajuda´-lo se eu na˜o souber o que esta´ errado e ainda na˜o sei o que esta´ errado (c) Ele prometeu casar com ela e, assim, e´ o que ele fara´. Portanto, se ele faltar ao compromisso, ele estara´ definitivamente errado. (d) A nenhum homem e´ consentido ser juiz em causa pro´pria; porque seu interesse certamente influira´ em seu julgamento e, improvavel- mente, corrompera´ a sua integridade. (James Madison) (e) Em uma democracia, o pobre tem mais poder que um rico, porque ha´ mais dos primeiros, e a vontade da maioria e´ suprema. (Aristo´teles) 2. Verificar se os argumentos seguintes sa˜o va´lidos ou sa˜o sofismas. (a) Todos os oˆnibus que na˜o param neste ponto, sa˜o oˆnibus que sa˜o especiais. O u´ltimo oˆnibus na˜o passou nesse ponto. Logo, o u´ltimo oˆnibus era especial. (b) Todos os peixes sa˜o mamı´feros. Todos os mamı´feros sa˜o humanos. Existem vegetais que sa˜o peixes. Portanto, existem vegetais que sa˜o humanos. 1 (c) Se 0 na˜o e´ par, enta˜o 7 na˜o e´ ı´mpar. Mas 0 e´ par. Logo, 7 e´ primo. (d) Se 푚 = 0, enta˜o, 푚+ 푛 = 푛 se 푛 = 0, enta˜o, 푚+ 푛 = 푚. Logo, se 푚 = 0, enta˜o, 푛 ∕= 0. (e) Amelinha na˜o foi trabalhar essa noite, porque usava um colar e ela nunca usa um colar para trabalhar. (f) Nenhum indiv´ıduo obstinado que nunca admite um erro e´ bom professor. Portanto, como alguns indiv´ıduos, bem informados, sa˜o pessoas obstinadas que nunca admitem um erro, alguns bons professores na˜o sa˜o pessoas bem informadas. 3. Verificar se os argumentos a seguir sa˜o va´lidos ou sa˜o sofismas. (a) Algum 푎 e´ 푏. Todo 푐 e´ 푎. Logo, todo 푐 e´ 푏 (b) Nenhum 푎 e´ 푏. Todo 푐 e´ 푎. Logo, nenhum 푐 e´ 푏. (c) Todo 푎 e´ 푏. Algum 푐 e´ 푏. Logo, algum 푐 na˜o e´ 푎. (d) Todo 푎 e´ 푏. Nenhum 푐 e´ 푏. Logo, nenhum 푐 e´ 푎. 4. Partindo das premissas: Todo repo´rter e´ versa´til. Todo repo´rter e´ formado e jornalismo. Joˆ Soares e´ vesa´til. Chico An´ısio e´ jornalista. 2 Pode-se concluir: (a) Chico An´ısio e´ versa´til. (b) Joˆ Soares e´ repo´rter. (c) Ha´ jornalistas versa´teis. 5. Na deduc¸a˜o: a inflac¸a˜o na˜o e´ aumento dos prec¸os, nem este e´ culpa do empresa´rio. Logo, o empresa´rio na˜o e´ responsa´vel pela inflac¸a˜o, pode- se afirmar que: (a) A conclusa˜o esta´ correta. (b) Deve-se concluir que a culpa e´ do governo. (c) As premissas sa˜o falsas. (d) a conclusa˜o e´ falsa. (e) Nada se pode concluir. 6. Considere as premissas: “Os bebeˆs sa˜o ilo´gicos”. “Pessoas ilo´gicas sa˜o desprezadas”. “Quem sabe amestrar um crocodilo na˜o e´ desprezado”. Assinale a u´nica alternativa que e´ uma consequeˆncia lo´gica das treˆs premissas apresentadas: (a) bebeˆs na˜o sabem amestrar crocodilos. (b) pessoas desprezadas sa˜o ilo´gicas. (c) pessoas desprezadas na˜o sabem amestrar crocodilos. (d) pessoas ilo´gicas na˜o sabem amestrar crocodilos. (e) bebeˆs sa˜o desprezados. 3 7. Quais das condic¸o˜es abaixo sa˜o necessa´rias para o nu´mero natural 푛 ser mu´ltiplo de 10? (a) 푛 e´ mu´ltiplo de 5. (b) 푛 e´ mu´ltiplo de 25. (c) 푛 e´ mu´ltiplo de 20. (d) 푛 = 30. (e) 푛2 e´ mu´ltiplo de 5. (f) 푛 e´ par e e´ mu´ltiplo de 5. 8. O racioc´ınio abaixo foi extra´ıdo de um filme do grupo Monty Python (“Monty Python em Busca do Ca´lice sagrado”), onde ha´ um julga- mento em prac¸a pu´blica para decidir se uma mulher 퐴 e´ feiticeira ou na˜o. “Feiticeiras sa˜o queimadas, assim como madeira. Basta ver enta˜o se 퐴 e´ de madeira. Para isso na˜o adianta tentar construir uma ponte com 퐴, pois existem pontes de pedra. E´ melhor ver se 퐴 flutua, como a madeira. Como patos tambe´m flutuam, basta ver se 퐴 pesa o mesmo que um pato. Se isso acontecer, 퐴 e´ feiticeira.” Descubra todos os erros nesta cadeia de argumentos. To´picos: Conectivos e Proposic¸o˜es 1. Determine o valor lo´gico (V ou F) das seguintes proposic¸o˜es: (a) As ra´ızes da equac¸a˜o 푥3 − 1 sa˜o todas reais. (b) A expressa˜o 푛2 − 푛+ 41 so´ produz nu´meros primos. (c) 0, 4 sa˜o as ra´ızes da equac¸a˜o 푥3 − 16 = 0. (d) 0, 4 sa˜o ra´ızes da equac¸a˜o 푥3 − 16 = 0. 4 (e) 1 + 3 + 5 + ...+ (2푛− 1) = 푛2 (f) O produto de dois nu´meros ı´mpares e´ um nu´mero ı´mpar. 2. Considere as sentenc¸as: 푝: Tales e´ filho de Wilson. 푞: Tales e´ neto de Jonofon. Escreva, na forma simbo´lica, cada uma das sentenc¸as seguintes: (a) Tales na˜o e´ filho de Wilson. (b) Na˜o e´ verdade que Tales na˜o e´ filho de Wilson. (c) Tales e´ filho de Wilson e neto de Jonofon. (d) Tales e´ filho de Wilson ou neto de Jonofon. 3. Seja a proposic¸a˜o: “Pedro foi cac¸ar ontem e eu o acompanhei; hoje ele foi pescar e eu na˜o o acompanhei”. Simbolizar matematicamente. 4. Sejam as proposic¸o˜es: 푝: O rato entrou no buraco. 푞: O gato seguiu o rato. Forme sentenc¸as, na linguagem natural, que correspondam a`s proposic¸o˜es seguintes: (a) ∼ 푝 ∧ 푞 (b) 푝∧ ∼ 푞 (c) ∼ 푝∨ ∼ 푞 (d) ∼ (∼ 푝) (e) ∼ (푝 ∧ 푞) 5 (f) ∼ (푝 ∨ 푞) 5. Sejam as proposic¸o˜es: 푝: Gosto de viajar e 푞: Visitei o Chile. Escreva as sentenc¸as verbais que esta˜o apresentadas pelas proposic¸o˜es abaixo: (a) ∼ 푞 →∼ 푝. (b) (푝∧ ∼ 푞)→∼ 푝 (c) (푝∨ ∼ 푞) ∧ (∼ 푝→ 푞). To´picos: Valor Lo´gico, tabela verdade, tautologia e contradic¸a˜o 1. Determinar “P(FF, FV, VF, VV)”em cada um dos seguintes quesitos: (a) 푃 (푝, 푞) = (푝 ∨ 푞)∧ ∼ (푝 ∧ 푞) (b) 푃 (푝, 푞) =∼ 푝 ∧ (푞 → 푝) (c) 푃 (푝, 푞) = (푝∧ ∼ 푞) ∨ (∼ 푝 ∧ 푞) . 2. Eis uma previsa˜o: “Se o prefeito na˜o agir mas o governador intervir, enta˜o ou o promotor especial sera´ indicado ou o prefeito sera´ obrigado a retirar-se.” Em que condic¸o˜es a previsa˜o resultara´ falsa? 3. Construa as tabelas-verdade das seguintes proposic¸o˜es: (a) (푝→ 푞)→ 푝 ∧ 푞. (b) (푝↔∼ 푞)→∼ 푝 ∧ 푞. (c) (푝↔∼ 푞)→ 푞 → 푝. 6 (d) (푝 ∧ 푞 → 푟) ∨ (∼ 푝↔ 푞∨ ∼ 푟). (e) 푝→ (푝→∼ 푟)↔ 푞 ∨ 푟 4. Sabendo-se que os valores lo´gicos das proposic¸o˜es 푝, 푞 e 푟 sa˜o respec- tivamente V, F e F,determine o valor lo´gico (V Ou F) das seguintes proposic¸o˜es: (a) (푝↔ 푝→ 푞 ∨ (푝→ 푟) (b) (푝 ∧ 푞 → 푟)→ (푝→ (푞 → 푟)). (c) (푝 ∧ (∼ 푞 → 푝)) ∧ ((푝↔∼ 푞)→ 푞∨ ∼ 푝). 5. Descreva as sentenc¸as abaixo em termos de proposic¸o˜es simples e op- eradores lo´gicos: (a) Se elefantes podem subir em a´rvores, enta˜o 3 e´ um nu´mero irra- cional. (b) E´ proibido fumar cigarro ou charuto. (c) E´ falso que se Montreal e´ a capital do Canada´, enta˜o a pro´xima copa sera´ realizada no Brasil. (d) Se e´ falso que Montreal e´ a capital do Canada´, enta˜o a pro´xima copa sera´ realizada no Brasil. 6. Determine o valor lo´gico das proposic¸o˜es enunciadas no exerc´ıcio ante- rior. Justifique. 7. Considerando que a proposic¸a˜o Todos os pelicanos comem peixe seja verdadeira, quais das proposic¸o˜es abaixo sa˜o verdadeiras? 7 (a) Se uma ave e´ um pelicano, enta˜o ela come peixe. (b) Se uma ave na˜o e´ um pelicano, enta˜o ela na˜o come peixe. (c) Se uma ave come peixe, enta˜o ela e´ um pelicano. (d) Se uma ave na˜o come peixe, enta˜o ela na˜o e´ um pelicano. 8. Apresente uma negac¸a˜o para cada uma das proposic¸o˜es abaixo: (a) Bruno ira´, mas ele na˜o vai jogar. (b) No´s venceremos o primeiro jogo ou o segundo. (c) Se na˜o ha´ sandu´ıches, vou comer um cachorro-quente. (d) Nem todas as pessoas teˆm acesso ao ensino de terceiro grau. 9. Simplifique as proposic¸o˜es abaixo, indicando em cima de cada s´ımbolo de equivaleˆncia as propriedades lo´gicas utilizadas: (a) ∼ (푝 ∨ 푞) ∨ (푝∧ ∼ 푞) (b) (∼ 푝 ∨ 푞) ∧ 푝 (c) ∼ (((푝 ∨ 푞)∧ ∼ 푞) ∨ (푞 ∧ 푟)). (d) ∼ ((∼ 푝→∼ 푞) ∨ ((푞 ∧ 푝)↔∼ 푝)). (e) (푝 ∨ 푞)→ ((푝 ∧ 푞) ∨ (푝∧ ∼ 푞) ∨ (∼ 푝 ∧ 푞)). (f) ((푞 ↔ 푟 ∨ 푞))↔ (푝 ∧ (∼ (∼ 푞))). (g) (((푝 ∨ 푞)→ (∼ 푟)) ∨ ((((∼ 푞) ∧ 푟) ∧ 푞))). 8 10. Seja a proposic¸a˜o : ∼ 푝 ∧ [(푝∨ ∼ 푞) ∧ (∼ 푝→ 푞)]. (a) Simplifique-a. (b) Negue-a. (c) Determine seu valorlo´gico. 11. Determine quais das proposic¸o˜es abaixo sa˜o tautologias, contradic¸o˜es ou contigeˆncias: (a) (푝↔ 푞) ∨ 푝→ 푞. (b) (푞 → 푝)→ (푝→ 푞). (c) ∼ 푝 ∧ (푝∧ ∼ 푞). (d) ((푝→ 푞)↔ 푞)→ 푝. (e) (푝→ 푞)→ (푝→ 푞 ∨ 푟). (f) ∼ (푝 ∨ 푞)→ (푝↔ 푞). To´picos: implicac¸o˜es e equivaleˆncias 1. Determine se a proposic¸a˜o P implica logicamente na proposic¸a˜o Q, nos seguintes casos: (a) P: 푝↔ 푞 e Q: (푝→ 푞) ∧ (푞 → 푝); (b) P: ∼ 푝 e Q: 푞 → 푝. (c) P: 푝 ∧ 푞 e Q: 푝↔ 푞: 9 (d) P: 푝↔∼ 푞 e Q: 푝→ 푞. 2. Julgar cada uma das seguintes proposic¸o˜es: (a) ∼ 푝 ∧ 푝⇔∼ 푝. (b) ∼ [∼ (푝 ∨ 푞)]⇔ 푝 ∨ 푞. (c) 푞 → 푝⇔∼ 푝→∼ 푞. (d) (푝∨ ∼ 푞) ∧ (∼ 푝 ∨ 푞)⇔ 푝↔ 푞. (e) (푝↔ 푞)∨ ∼ 푝⇔ 푝→ 푞. (f) (푝→∼ 푟) ∧ (푞 →∼ 푟)⇔ 푟 → (푝 ∨ 푞). (g) (푝→ 푞)→ 푟 ⇔ (푝∧ ∼ 푟)→∼ 푞. 3. Considere as proposic¸o˜es: “푝”, “푞”,“푟”e ”푠”dadas por: 푝 : 5 = 8 푞 : 4 < 3 푟 : 9 > 7 푠 : 8 < 10 e deˆ o valor verdadeiro (v) ou falso (f): (a) 푟 ⇔ 푠 (b) ∼ (푟 ⇔ 푞) (c) ∼ (푝⇔ 푠). To´picos: Sentenc¸as abertas e quantificadores 1. Das expresso˜es seguintes, quais sa˜o as proposic¸o˜es ou sentenc¸as aber- tas? 10 (a) 7 + 8 = 51 (b) 푥− 5 = 9 (c) 6− 2푥 ≥ 4. (d) 6 > 3 e 4 + 2 = 8 2. Expresse as proposic¸o˜es abaixo em forma simbo´lica utilizando o quan- tificador existencial: (a) A equac¸a˜o 푥3 = 27 tem uma soluc¸a˜o no conjunto dos nu´meros naturais. (b) 1.000.000 na˜o e´ o maior nu´mero natural (c) Existe um nu´mero irracional. (d) Existe um nu´mero primo par. 3. Julgue os itens a seguir: (a) 푥2 − 푥− 12 ∕= 0⇔ 푥 ∕= −3 ou 푥 ∕= −4. (b) 푥2 − 푥− 12 ∕= 0⇔ 푥 ∕= −3 e 푥 ∕= −4. 4. Se a sentenc¸a “푥2−7푥+12 = 0⇔ 푥 = 3 ou 푥 = 4”e´ verdadeira, enta˜o, qual o valor lo´gico da sentenc¸a ”푥2 − 7푥+ 12 ∕= 0⇔ 푥 ∕= 3 푥 ∕= 4”? 5. Determinar o conjunto-verdade em ℤ de cada uma das seguintes sen- tenc¸as abertas: (a) 2푥2 − 18 = 0 11 (b) 2푥+ ∣푥− 1∣ = −2 (c) 푥2 − 푥− 20 = 0 6. Sejam 퐴 = 2, 3, 4, 5,∃푥, ∀푥, o conjunto dos nu´meros naturais e ℝ o conjunto dos nu´meros reais. Determine o valor lo´gico das proposic¸o˜es abaixo, justificando a sua resposta. Exemplo: (∃푥 ∈ 퐴)(푥 + 3 = 8) e´ verdadeira, pois 5 ∈ 퐴 tal que 5 + 3 = 8. (a) (∃푥 퐴)(푥+ 3 < 5). (b) (∃푥 ℕ)(∀푦 ℕ)(푥+ 푦 = 0). (c) (∀푥 ℕ)(∣푥∣ = 푥). (d) (∀푦 ℝ)(∃!푥 ℝ)(푦 = 푥2). (e) (∃푥 ℕ)(푥 > 푥+ 1). (f) (∀푥 ℝ)(푥 < 0→ (∃푦 ℝ)푦2 = 푥). (g) (∀푥 ℕ)((∃푥 ℕ)푥+ 푦 =). (h) (∀푦 ℕ)((∃!푥 ℕ)푦 = 푥2). (i) (∀푎, 푏, 푐, 푑 ∈ ℕ)(푎 ∕= 푏 ∧ 푐 ∕= 푑→ 푎+ 푐 ∕= 푏+ 푑). 7. Determinar o conjunto-verdade em ℝ de cada uma das seguintes sen- tenc¸as abertas: (a) ∣5푥+ 6∣ = 3푥− 2 (b) ∣7푥− 1∣+ 3 = 0 (c) ∣푥− 16∣+ ∣푥+ 6∣ = 13. 12 8. Dados os conjuntos 퐴 = {3, 4, 6} e 퐵 = {4, 6, 9, 11}, determinar o conjunto-verdade da sentenc¸a “푥∣푦” (푥 divide 푦) em 퐴×퐵. 9. Determinar o conjunto-verdade da sentenc¸a aberta“푚.푑.푐.(푥, 푦) = 3 em 퐴× 퐴,sendo 퐴 = {2, 3, 6, 9}. 10. Dados os conjuntos 퐴 = {−1, 0, 1, 2} e 퐵 = {0, 1, 3}, determinar o conjunto-verdade da sentenc¸a aberta “푥+ 푦 < 2” em 퐴×퐵. 11. Determinar o conjunto-verdade da sentenc¸a aberta “푥2 + 푦2 = 4” em ℤ× ℤ. 12. Determinar o conjunto-verdade em 퐴 = {1, 2, 3, ..., 12} de cada uma das seguintes sentenc¸as abertas compostas: (a) 푥 e´ par ∧푥+ 4 ≤ 12. (b) 3 divide 푥 ∧ 푥 < 9. (c) (푥+ 6) ∈ 퐴 ∨ (푥2 − 6) /∈ 퐴. 13. Sejam as sentenc¸as abertas em 푅: 푝 (푥) : “3푥−4 ≤ 0” e 푞 (푥) : “푥+2 ≥ 0”, determine: (a) O conjunto-verdade de 푝 (푥) ∧ 푞 (푥) (b) O conjunto-verdade de 푝 (푥)→ 푝 (푥) 14. Sejam as sentenc¸as abertas em 퐴 = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}, 푝(푥) : ”푥3 ∈ 퐴” e 푞(푥):”x e´ ı´mpar”. Determinar o conjunto-verdade de: (a) 푝(푥)→ 푞(푥) 13 (b) 푝(푥)↔ 푞(푥) (c) 푝(푥) ∨ 푞(푥) 15. Sendo 퐴 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}, dar um contra-exemplo para cada uma das proposic¸o˜es: (a) (∀푥 ∈ 퐴)(푥+ 7 < 15) (b) (∀푥 ∈ 퐴)(푥∣60) 16. Julgue as sentenc¸as de cada um dos itens seguintes: (a) 푥− 4 = 0⇔ 푥2 − 16 = 0 (b) 3푥− 7 = 2푥+ 1⇔ 푥2 − 16푥+ 64 = 0 17. Dada a proposic¸a˜o (∀푥)푝(푥)→ (∃푎)(∼ 푞(푥)). (a) dar a negac¸a˜o. (b) encontre uma sentenc¸a 푝 (푥) e 푞 (푥) tal que o valor verdade da proposic¸a˜o acima seja falso. 18. Seja a sentenc¸a aberta 푝(푥) : 푥2 ≤ 16 e 푥 ∕= {−4, 4} (a) Transforme-a em proposic¸a˜o usando o quantificador universal. (b) Determine o conjunto universo e o conjunto verdade. (c) Demosntre que o valor lo´gico dessa proposic¸a˜o e´ falso. 14 (d) Altere o conjunto universo da proposic¸a˜o acima para que o seu valor lo´gico deˆ verdadeiro. To´picos: Condicional, Teoremas e Provas 1. Determinar: (a) a contrapositiva da proposic¸a˜o rec´ıproca de “푝→∼ 푞” (b) a rec´ıproca da proposic¸a˜o contrapositiva de “∼ 푞 →∼ 푝” (c) a contrapositiva da proposic¸a˜o rec´ıproca de “푥 = 8→ 푥 < 9” (d) a rec´ıproca da proposic¸a˜o inversa da proposic¸a˜o contrapositiva de“∼ 푞 → 푝” 2. Apresente, se poss´ıvel, um exemplo de proposic¸a˜o condicional ver- dadeira tal que: (a) a rec´ıproca seja verdadeira. (b) a rec´ıproca seja falsa. (c) a contrapositiva seja verdadeira. (d) a contrapositiva seja falsa. 3. Escreva a rec´ıproca e a contrapositiva de cada uma das proposic¸o˜es abaixo: (a) Se a lua esta´ cheia, os vampiros saem de casa. (b) Se uma girafa tem dor de garganta, ela na˜o faz gargarejo. 15 (c) Se uma proposic¸a˜o e´ definic¸a˜o, enta˜o sua rec´ıproca e´ verdadeira. 4. Demonstre as implicac¸o˜es abaixo e verifique se vale a rec´ıproca, justif- icando sua resposta: (a) 퐴 ⊂ 퐵 e 퐶 ⊂ 퐷 ⇒ 퐴 ∩ 퐶 ⊂ 퐵 ∩퐷. (b) 퐴 ⊂ 퐵 e 퐶 = 퐵 − 퐴⇒ 퐴 = 퐵 − 퐶. (c) Se 퐴 ∩퐵 = ⊘ e 퐴 ∪퐵 = 퐶 enta˜o 퐴 = 퐶 −퐵. (d) 퐴 ∪퐵 = 푈 ⇒ 퐴 ∩퐵 = 퐴푐 ⊂ 퐵. (e) 퐴 ∩퐵 = ⊘ ⇒ 퐴 ∪퐵푐 = 퐵푐. 5. Demonstre as equivaleˆncias abaixo: (a) 퐴 = 퐵 ⇔ 퐴−퐵 = 퐵 − 퐴 (b) 퐴 ⊂ 퐵 ⇔ 퐴−퐵 = ⊘ (c) 퐴 ∪퐵 = 퐴 ∩퐵 ⇔ 퐴 = 퐵. (d) 퐴푐 ⊂ 퐵푐 ⇔ 퐴 ∪퐵 = 퐴. (e) 퐴푐 ⊂ 퐵푐 ⇔ 퐴 ∩퐵 = 퐵 6. Demonstre que valem as seguintes igualdade: (a) 퐴 ∪ (퐴푐 ∩퐵) = 퐴 ∪퐵. (b) 퐴 ∩ (퐴푐 ∪퐵) = 퐴 ∩퐵. 16 (c) (퐴−퐵)− 퐶 = 퐴− (퐵 ∪ 퐶) (d) 퐴 ∪ (퐵 − 퐶) = (퐴 ∪퐵)− (퐶 − 퐴) (e) 퐴− (퐵 ∪ 퐶) = (퐴−퐵) ∩ (퐴− 퐶) (f) (퐴 ∪퐵)− 퐶 = (퐴− 퐶) ∪ (퐵 − 퐶) (g) (퐴 ∩퐵) ∩ (퐴−퐵) = (퐴−퐵) ∩ (퐵 − 퐴) = ⊘ (h) (퐴−퐵) ∪ (퐵 − 퐴) = (퐴 ∪퐵)− (퐴 ∩퐵). 17
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