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LÓGICA Prof. Vianei Página 1 O Estudo da Lógica é o estudo dos métodos e dos princípios utilizados para distinguir o raciocín Lógica Objetivo Fundamental do Estudo da Lógi io correto do incorreto. Elaboração de critérios que per ca mitam analisar argumentos para mostrar ou não sua validade. Perído Aristotélico - iniciado com Aristóteles (Grécia) 390 a. C. a 1840 d. C. Per Divisão hi íodo Boole stóri ano - ca da Lóg 1840 a ica 191 0 (George Boole 1815 a 1864) Período Atual (1910........) com Bertand Russell (1872-1970 Inglaterra) e Alfred North (1861-1947 Inglaterra) Classificação Atual da Lógica Lógica Indutiva - útil no estudo de probabilidade Lógica Clássica - núcleo da lógica dedutiva Lógicas Complementares da Clássica Lógica Dedutiva Lógicas não-Classicas - caracterizada por abolir alguns p Fras ricípios da lógica clássica. PROPOSIÇÃO é um enunciado linguístico capaz de transmitir uma ideia. - não vem Frase Nom acompanhainal e da do verbo. Exemplo: Cuidado ! - vem acompanhada do verbo. Exemplo: a) Armstrong foi a lua. b) Hoje é qu Proposição arta-feira. é uma frase verbal de Fra cla se Verbal rativa ou sentença declarativa na qual são válidos os seguintes princípios: i) Princípio da Identidade: "Uma proposição só e igual a si mesma". ii) Principio da Não-Contradição: "Uma proposição não pode ser verdadeira e falsa ao mesmo tempo". iii) Princípio do Terceiro Excluído: "Uma proposição ou verdadeira ou é falsa." (Não existe uma terceira alternativa) Exemplos: a) Recife é uma cidade b) O livro é vermelho c) 3 é maior que 4 d) Pedro é irmão de João e) 7 é um número primo f) Existem habitantes em Júpiter LÓGICA Prof. Vianei Página 2 Notação das Proposições: g) Ninguem foi a Lua h) Todo homem é mortal Designamos as proposições por letras latinas minúsculas, p, q, r, s,...... a) p: 3 é maior que 4 b) q: Pedro é irmão de João c) r: 5 é um número racional d) s: 2 é m Valor Lógico ou Valor Verdade aior que 5 É a propriedade fundamenatal de uma propo sição ser ver- dadeira ou falsa. Notação: v(p)=V ou v(p)=F Nos exemplos acima: v(p)=V, v(s)=F Exitem p Função P roposiçõ roposicional ou es que são verda Sente deira nça Aberta s para alguns 2 valores e são falsas para outros. p(x): Pedro é inteligente q(x): x é um número par r(x): x é maior que 7 s(x): x é o triplo de 9 t(x): x + 7= 11 u(x): x é o triplo de -9(sendo x um número real) v(x): x é um dia da semana Estas poposições são verdadeiras quando x representa determinados valores e falsas para outros. Sentenças como essas chmadas Sentenças Abertas ou Funções Proposicionais. LÓGICA Prof. Vianei Página 3 Exercício Proposto 01 1. Escreva 4 proposições verdadeiras e 2 falsas. 2. Escreva uma sentença aberta que seja verdadeira somente para 3. 3. Escreva uma sentença matemática que seja verda- deira pa ra 1, 3, 5 e falsa para 8. 4. Escreva os elementos que tornam verdadeiras as seguintes funções proposicionais: a) x+8=10 b) x é um mês do ano c) x é um número natural ímpar d) x 9 e x 2 11 e) x 6 (sendo x um natural). 5. Escreva na linguagem corrente do português, exempo: A soma do quadrado de um número com 7 é igual a trinta e doi x 7 = 32 a) x+y s. 9 ( 23 -1 5+x b) x+y) 7 5(x+4) x 3 c) = 5 + d) + y = x - 1 2 2 5 6. Escreva usando a linguagem matemática (ortografia matemática) a) Duas vezes um número mesnos a raiz quadrada de outro é igual a dez; b) Três quartos de um númeto mais cinco vezes esse mesmo número é igual a doze; c) A raiz cúbica do quadrado da soma de dois números é vinte; d O inverso da raiz quarta do inverso de um número é dois e) O quadrado da metade da soma de dois números. LÓGICA Prof. Vianei Página 4 Exercício Proposto 02 - Negação 1. Negue as proposições seguintges: p: hoje é feriado q: todo homem é mortal r: ningué,m foi a lua s: 5+8=11 t: 7> 9 2. Sejam as proposições p: 6 é um número primo q: 9 é múltiplo de 3 Escreva as proposições: ~p, ~(~p), q e ~(~q). Que observação você pode fazer sobre a dupla negação ? 3. Negar as seguintes proposições p: Há habitantes na lua q: Existe um número primo disível por 2 r: Todos alunos são inteligentes s: Alguém foi a Júpiter t: todos números primos LÓGICA Prof. Vianei Página 5 Exercício Proposto 03 - Conjunção e Disjunção 1. Sendo as proposições: p: 5 é diferente de 8 q: 9 é menor que 7 r: 1 nã o é primo escreva p q, p q, q r, q r, p r, p r. Assinale as proposições verdadeiras e falsas. 2. Sendo p, q, r as proposições do exercício 1 es- creva: ~p q, r ~q, p ~q, q ~r 3. Mostre pela ta bela-verdada que: p q é equivalente a q p p q é equivalente a q p 4. Dadas a proposições: p: a terra é umplaneta q: 7 é um número primo r: As diagonais do paralelogramo são iguais s: Minas gerais é um estado marítimo t: A adição em é associatiava u: zero não é número natural Formar as proposições: a) ~r b) ~s t c) p q d) t s e) u ~s f) ~s t g) ~p s h) ~u ~ r i) (p q) (~u t) j) ~(p q) 5. Considerando-se que somente as proposições r e u são falsas, dê o valor lógico de cada uma das proposições acima. LÓGICA Prof. Vianei Página 6 Exercício Proposto 04 1. Sejam as proposições: p: 6 + 4 = 10 q: 8 9 r: 3 é primo Forme as proposições: a) p q b) r q c) r p d) p q e) r q f) r p 2. Na questão anterior quais a proposiçoes verdadeiras e quais as falsa ? 3. Dadas as proposições: p: Não chove q: Iremos ao cinema r: Todo triângulo é equilátero s: Os lados de um triângulo equilátero não são iguais t: Um quadrilátero é um retângulo u: Os ângulos de um quadrilátero são iguais Escrever: a) p q b) q ~p c) r ~s d) u t e) t u f) t ~p g) r s h) s r 4. São dadas as proposições: p: Duas retas perpendiculares entre si são secantes LÓGICA Prof. Vianei Página 7 q: O produto de dois números reais negativo é positivo r: O Brasil foi descoberto no ano de 1.500 s: Todo número primo é da forma 2n + 1 Sabendo-se que p, q e r são proposições verdadeiras e s é falsa, determine o valor lógico das seguintes proposições: a) (p q) r b) p (q r) c) s p d) (p q) (r s) e) (p q) (r s) f) (p q) (r ) s g) (p q) (r ~s) h) (~p q) ~(r s) i) (p q) (s r) j) (~p q) (s r) k) (p q) [(q r) (r s)] l) (p q) (q r) Podemos, construir novas proposições envolvendo as operações lógicas: Negação(~), Conjunção( ), Disjunção( ), Condicional( ) e Bicondicional( ). Exemplos: a) ~[(~p) (~q) Tabela ] b) ~[p (~q)] -Ve c r dade ) (p q) (q r) Do mesmo modo que construimos a tabela-verdade para a Negação, Conjunção, Disjunção, Condicional e Bicondicional, podemos construir a tabela-verdade das proposições compostas mostradas nos exemplos a), b) e c). Construção da Tabela-Verdade do exemplo a) ~[(~p) (~q)] As proposições iniciais são p e q. Devemos considerar ainda as proposições ~p e ~q. p q ~p ~q (~p) (~q) p q V V F F F V V ~[(~p) (~q)] V F ~[(~p) F (~q)] V V V F V F F V V F F V V V F V V F F V V V F F F F LÓGICA Prof. Vianei Página 8 é a proposição cuja tabela-verdade contém somente verdade. Exemplo: p ~p p ~p Tautologia, Contradição e p ~p V F C V F onting Tautologi i a ênc a V V é a proposição cuja tabela-verdade contém somente falso Exemplo: p ~p p ~p p ~p V F F F Contradi V ção F As proposições contém normalmente V ou F. Estas proposições são chamadas contingências. As Primeiras leis de Contingência Primeira De Morgan estabelece s Leis de os critéri De Mo os p rgan ara se realizar a negação da Conjunção e a negação da Disjunção. I) ~(p q) ~ p ~ q II) ~(p q) ~ p ~ q Exercício: Prove as Primeiras leis de De Morgan pela t abela-verdade. Exercício Proposto 1.05 1. Da das duas proposições p e q mostrar com auxílio da tabela-verdade que as proposições p q é equivalente a ~p q. 2. Mostrar através da tabela-verdade que (p q) (~p q) é uma tautologia. 3. Mostrar com auxílio da tabela-verdade que a proposição t: (p ~ q) (r ~r) é uma contradição. 4. Verifique com auxílio da tabela-verdade que a proposição p (p q) é uma tautologia. LÓGICA Prof. Vianei Página 9 Sejam p e q proposições: Dizemos que p implica logicamente q se e somente se q for verdadeira sempre I q De ue finição 1: (Implicaç p for verdadeira. No mpli taçã cação e Equivalênc o: p q lê-se: i "p a ão) implica q", "p infere q", "se p então q", "p é condição suficiente para q" ou ainda "q Definição 2: (Equiva é condição necessária para p". Dizemos que p é equivalente a q se e lência) somente se as sua tabelas vedades forem idênticas. Notação: p q lê-se: "p bi-implica q", "p é equivalente a q", "se p se e somente se q", "p é condição necessária e suficiente para q" ou ainda "p se e só se q". Seja p e q proposições Teorema(Implicação): p q se e somente se p q é uma tautologia. Teorema(Equivalencia): p q se e somente se p q é um Teorem a taut a o i s log a. LÓGICA Prof. Vianei Página 10 observação: A tautologia representamos por v (minúsculo) e a contradição por f (minúsculo) Propriedades da Operação Co Conjunç njunção e Dis ão( ) junç ã o Disjunção( ) Associativa p (q r) (p q) r p (q r) (p q) r Comutativa p q q p p q q p Idempo tente p p p p p p Absorvente p f f p v v Neutro p v p p f p Conjunção em Relação a Propriedades Relativas as operações Conjunção e Di Disjunção Disjunção em Relação a conjunção Dist sjunçã rib o uitiv a p (q r) (p q) (p r) p (q r) (p q) (p r) Absorção p (p q) p Propriedade da p (p q) p : A dupla negação equiNegaç vao lã e a afirmação. ~(~p) p p q ~(p ~q) p q (~p q) Exercício: Mostre pela tabela-verdade as propriedades da implicaçã Propriedades da Implicação Exercí o. Mostre pela tabela-ver cio Propo da s d to 1.06 e que (f e v aqui neste texto representam respectivamete uma contradição e uma tautologia) 1. p (q r) (p q) r a conjunção é associativa 2. p (q r) (p q) r a disjunção é associativa 3. p (q r) (p q) (p r) a conjunção é distribuitiva em relação a disjunção 4. p (q r) (p q) (p r) a disjunção é distribuitiva em relação a conjunção 5. p ~p f (Princípio da não contradição) 6. p ~p v (Princípio do tercei ro excluido) 7. p p p (idempotência na conjunção) 8. p p p (idempotência na disjunção) 9. p f p ( f é o neutro na disjunção) 10. p f f ( f é o absorvente na conjunção) 11. p v v ( v é o absorven te na disjunção) 12. p v p ( v é o neutro na conjunção) LÓGICA Prof. Vianei Página 11 é uma noção primitiva, por isso, não se define. Exemplo: A= 1,2,3,4,5 B= 2,4,6,8,10 Determinação de um conjunto: a) Pela listagem de seus e Noção de lementos Con C E junt xemp onjunt lo: o o os conjuntos acima foram escritos ou determinados pela listagem de seus elementos. b) Por Compreensão - Através de uma propriedade que caracterize todos elementos do conjunto. Ex emplos: A= x : 1 x 5 A propriedade aqui é: p(x): x é um número natural maior ou igual a um e menor ou igual a 5. B= x| x=2k, 1 k 5, k A propriedade aqui é: p(x): x é um número par natural maior ou igual a dois e menor ou igual a 10. Consideremos os conjuntos: A = a, b, c, d,..z B = a, b, c,..z, C = , , , ,..., Sejam as proposições: p(x): x é uma letra do alfabeto l Quantificador Unive a ti rsal no q(x): x é letra do alfabeto grego Formemos as preoposições: a) Todo elemento de A é letra no alfabeto latino b) Qualquer que seja o elemeto de A, este elemento é letra do alfabeto latino c) Para todo elemento que pertença a A, este elemento é uma letra do alfabeto latino Vemos que as proposições a), b), c) são todas equivalentes. LÓGICA Prof. Vianei Página 12 PARA EXPRESSARMOS SITUAÇÕES COMO ESTAS USAMOS O SÍMBOLO CHAMADO . lê-se: "p Quantificado QUANTIFICADOR UNIVERS r Existenci ara todo" , "qualquer que seja" Consideremos ainda os conjuntos: al A = AL a, b, c, d,..z B = a, b, c,..z, C = , , , ,..., Podemos com relação ao conjunto B formar as proposições: a) Existe elemento de B que é letra do alfabeto latino b) Existe QUANTIFICADOR EXISTENC elemento de B que é letra do alfabeto grego PARA EXEMPLOS COMO ESTES USAMOS O representado pelo símbolo . lê-se: "existe um" ou "existe pelo menos um" ! IA l L ê-se: " exsiste um e sòmente um" Emprego dos Quantificadores a) Todo elemento do conjunto A é letra do alfabeto latino. sendo p(x): Todo elemento do conjunto A é letra do alfabeto latino, temos: x A, p(x): qualquer que seja o x pertencete A, x tem a propriedade p. b) Existe elemento do conjunto B que é letra do alfabeto latino. sendo q(x): Existe elemento do conjunto B que é letra do a S l e fa gu beto ndas latino. Leis de x De Morg B: q(x): existe x pertencente a B tal que x tem a propriedade q. Vimos as primeiras leis de De Morgan que e referem a negação da Conjun an ção e negação da Disjunção: 1ª) ~(p q) ~p ~q : "negar que duas proposições são ao mesmo tempo verdadeira é afirmar que pelo menos uma delas é falsa". 2ª) ~(p q) ~p ~q : "negar que pelo menos uma de duas proposições é verdadeira é afirmar que ambas são falsas". As segundas lei s de De Morgan se referem a negação dos quantificadores universal e existencial. Seja E um conjunto qualque e p(x) uma propriedade do conjunto E. 1ª ) ~ x E, p(x) x E: ~p(x) "negar que toto x tem a propriedade p é afirmar que existe um x que não tem a propriedade p" 2ª ) ~ x E, p(x) x E: ~p(x) "negar que existe x que tem a propriedade p é afirmar que qualquer que seja o x, x não tem a propriedade p" LÓGICA Prof. Vianei Página 13 1. Sejam as proposições: p(x): x > 5 q(x): x é par e os conjuntos A = 6,7,9,12 , B= 2,4,8,10 a) Quais das proposções abaixo são verdadeiras e quais s Exerc ão fa ício Proposto lsas ? .07 1 x A: p(x) x B: p(x) x A: q(x) x B: q(x) b) Escreva por extenso as proposições do ítem a). 2. No conjunto dos reais, quais as proposições que são verdadeiras e quais são f 2 2 alsas? a) x , x x b) x : x x c) x , x+1 = x d) x : x+1 = x e) x , x =x f) x : x =x 3. Negar as proposições: a) p(x): Todo homem é normal b) q(x): Existe u m número primo par LÓGICA Prof. Vianei Página 14 Na construção de uma dada teoria partimos de algumas proposiçoes iniciais que são as noções primitivas e a partir daí construímos outras. i) - prop Teor osiçAxioma o ão que a e cu pos eitamtu osla m do a como verdadeira sem demonstração. Exemplos: Postulados de Euclides a) Por uma ponto passa infinitas retas. b) Por dois pontos passa uma e sòmente uma reta. c) Três pontos distintos determina uma reta. ii) é a proposição que se constroi baseada em outra, isto é, a definição é a substituição de um conceito Defin ant ição igo por um conceito novo. O novo é o conceito definido. Exemplo: Definição de Triângulo Triângulo é a figura geométrica de 3 lados. iii) é a proposição que se acTeor eiema ta c 2 2 2 omo verdadeira após uma demonstração formal. -b b - 4ac Exemplo: a) se ax bx + c = 0 então x= com a,b,c e a 0. 2a b) seja a , se a é par então a é par. iv) Corola é o teoremoa que decorre imediatamente de outro. Exemplo: Teorema: Duas retas que cortam um feixe de paralelas determina sobre este r io ou Cons equên f cia eixe de paralelas segmentos que são proporcionais. Corolário: Toda reta paralela a um dos lados de um triângulo determina sobre os outros dois segmentos proporcionais. v) é o teorema que serve para ajudar a demonstração de um outro teorema. Porque as afirmações matemáticas precisam de uma prova formal ? Pierre de Fermat, grande matemá Lema tico n2 francês nascido em 1601, em carta escrita ao padre Marin Mersenne afirmara quer todo número da forma 2 + 1 era primo. Apressado, provalvelmente, não procurou investigar mais a fundo. De fato par n=0,1,2,3,4 sua afirmação é verdadeira. Leonard Euler, outro grande matemático, mais tarde, provou que não era é bem assim. Se n=5 o número que se obtém é um número composto. Isto é, admite pelo outro divisor, além, dos divisores triviais. Por isso, toda proposição matemática (Teorema) deve ser provada.É claro que a grande maioria das proposições matemáticas já foram provadas. O que não signific Todo teorema é uma proposição do tipo p q o a dizer que não precisamos mais exer- citar as sua provas. . No primeiro caso(p q) devomos provar que a veracidade da proposiçao p acarreta a veracid u ad d q a p e proposição q. No segundo caso(p q) devemos provar as duas coisas ou seja que p q(1ª parte do teorema) q p(2ª parte do teorema) LÓGICA Prof. Vianei Página 15 No teorema p q: p é chamado antecedente ou hipótese do teorema. q é chamado consequente ou tese do teorema. Existem vários métodos de demonstração os quais veremos mais a fren Formas de se Escr t . r e eve 2 Sejam H e T proposições. 1. TEOREMA A forma H T é o que chamamos de Teorema. onde H é a hipótese e T a tese. Exemplo: H: é um número par uma Impli T: cação é a a 2 2 par H T: se é um número par então é par 2. RECÍPROCA A forma T H é chamada Recíproca do Teorema ou simplesmente Recíproca. Exemplo: T: é par H: é um n a a a a 2 2 úmero par T H: se é par então é um número par 3. CONTRÁRIA A Contrária ou Contrária do Teorema tem a forma ~H ~ T Exemplo: ~H: não é um número par ~T: n a a a a 2 2 ão é um número par ~H ~T: se não é um número par então não é um número par 4. CONTRA-RECÍPROCA É a contrária da recíproca e tem a forma ~T ~H Exemplo: ~T: não é um nú a a a 2 2 mero par ~H: não é um número par ~T ~H: se não é um Equivalê númer ncia e o par então ntre as Prop não é um número p osiçoes TEOREMA, RECÍP ar. ROCA,C a a a é equivalente a H T ~ T ~H é equivalente a T H ~H ~ T Exercício: a) Mostre que (H T) (~H T) (T ~ H) ( ~ T ~H) ONTRA-RECÍPROCA e a) M CONT ÁRIA o R O TEOREMA CONTRA RECÍPROCA A RECÍPROCA CONTRÁRIA stre que (T H) (~T H) (H ~ T) ( ~ H ~T) LÓGICA Prof. Vianei Página 16 Destacaremos os 4 principais métodos de demonstração: I - Método Direto II - Método Indireto III - Método de Redução ao Absurdo IV - Método de Indução Fi Métod nita os de Demonstr I - Método Di ação reto - Consiste em partirmos da hipótese e chegarmos a conclusão da vera- cidade da tese. Exemplo: Provar que se e são números naturais pares, então + é um natural par. H a b a b Demonst ipótese ração: e são núme a = 2.k, k se ros naturais pares Tese e são números naturais pare + é par s (d b = 2 .q, q a b a b a b 1 ef. de número par) somando as duas igualdades membro a membro temos: a + b = 2k + 2q a + b = 2(k + q), como k, q k =k + q . Logo, a + b = 1 1 2k , k e portanto a + b é um natural par. II - Método Indireto - Neste método, aceitamos a negação da tese como proposição verda- deira chegarmos a conclusão da veracidade da negação da tese 2 2 Hipótes ( ~T ~H). e é n Exemplo: atural par Provar que se é natural Tes pa e é r então é natura natural par l par. Demonstração: a a a a 2 Como queremos fazer a prova pelo método indireto, devemos provar que não é natural par não é natura se então ou seja l par Hipótese a a 2 2 2 2 2 2 não é natural par é natural ímpar 2k+1 Tese não é natural p a = 2k ar + 1 é na a - 1 = 2k (a+1).(a -1) = 2k, k tural ímpar a a a a a 2 2 (a - 1) é ímpar Se é um natural par (a+1).(a -1) = 2k 1, k (a +1) é ímpar Mas, (a+1).(a -1) = 2k 1 contraria a hipótese (a = 2k + 1 a - 1 = 2k). a A expressão (a+1).(a -1) não pode ser par e ímpar ao mesmo tempo. Então (a+1).(a -1) = 2k 1 é falsa e esta proposição foi obtida supondo que é é par, as a sim, é par é também falsa e em consequencia , como queríamos demonstrar. III - Método de Redução ao Absurdo - Neste método, aceitamos a hipótese e a negação é í d m a es par t aa e, isto implicará numa contradição. (H ~T) contradição). Exemplo: Provar que se 2 então Hipótese 2 é número real Tes é número irracional. e é a a a a número irracional. LÓGICA Prof. Vianei Página 17
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