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LÓGICA FORMAL Tabelas Verdade Prof. Evanivaldo C. Silva Jr. Seção 1 Tabelas Verdade • Expressões: exclamações, interrogações, afirmações... Ø Aquele aluno deve ser inteligente. Ø Você já almoçou hoje? Ø Um elefante é maior do que um gato. • Proposição ou sentença (p): pode ser somente verdadeira (V ou 1) ou falsa (F ou 0) EXEMPLOS: Ø Dez é menor que sete Ø A distância entre a terra e a lua é maior do que a distância entre a terra e o sol. 2 Tabelas Verdade • Negação de uma proposição (~p): podemos negar uma sentença de modo a inverter o seu valor verdade Exemplo: Ø Seja p a sentença: 5 é menor que 3(*). Então ~p pode ser escrita como 5 não é menor que 3 ou 5 é maior ou igual a 3(**) OBS: (*) p possui valor (F ou 0) e ~p possui valor (V ou 1) (**) Devemos observar a tricotomia nos números reais, isto é, a>b, a<b ou a=b 3 Tabelas Verdade • Conectivos e valores verdade Ø Conectivos são elementos utilizados para associar sentenças produzindo outras mais complexas EXEMPLOS: Ø 2 < 3 e 10 ≠ 7, temos o conectivo e (Conjunção) Ø , temos o conectivo ou (Disjunção) 2 2 3ou2 >ℜ∉ 4 Tabelas Verdade • Conjunção (^) Ø O conectivo de conjunção p ^ q associa as sentenças p e q resultando valor verdade somente quando ambas p e q são verdadeiras. Ø Correspondem ao e lógico Ø A chamada tabela verdade desse conectivo é obtida fazendo-se todas as combinações possíveis que as sentenças p e q podem assumir. Ø Assim temos: p q p ^ q V V V V F F F V F F F F 5 Tabelas Verdade • EXEMPLOS (Conectivo de conjunção): Ø (1) Qual o valor da sentença p: 5 > 12 e q: 9 ≠ 4? Ø (2) Analise a frase “Pessoas com mais de 18 anos podem possuir carteira nacional de habilitação (CNH) e com mais de 60 anos possuem atendimento especial a filas e serviços. Ø (3) Considerando p: −2 < −1, q: (−2)2< (−1)2 determinar o valor de p ^ q 6 Tabelas Verdade • RESPOSTAS Ø (1) Temos que 5 > 12 (0) e 9 ≠ 4 (1). Então pela tabela verdade p ^ q resulta em (F) Ø (2) Para p:“Pessoas com mais de 18 anos podem possuir carteira nacional de habilitação (CNH)” é (V) e q:“pessoas com mais de 60 anos possuem atendimento especial a filas e serviços.” é (V), logo p ^ q resulta em (V) Ø (3) Temos que p é (V) e q (F), logo p ^ q resulta em (F) 7 Tabelas Verdade • Disjunção (v) Ø O conectivo de disjunção p v q associa as sentenças p e q resultando valor falso somente quando ambas p e q são falsas. Ø Corresponde ao ou lógico Ø A tabela verdade desse conectivo é obtida fazendo-se todas as combinações possíveis que as sentenças p e q podem assumir. Ø Assim temos: p q p v q V V V V F V F V V F F F 8 • EXEMPLOS (Conectivo de disjunção): Ø (1) Qual o valor da sentença p:5 > 12 ou q:9 ≠ 4? Ø (2) Analise a frase “Pessoas com mais de 18 anos podem possuir carteira nacional de habilitação (CNH) ou com mais de 60 anos possuem atendimento especial a filas e serviços. Ø (3) Considerando p: −2 < −1, q: (−2)2< (−1)2 determinar o valor de p v q Ø (4) Considerando p: 98 < 57, q: (7)2< (5)2 determinar o valor de p v q Tabelas Verdade 9 Tabelas Verdade • RESPOSTAS Ø (1) Temos que 5 > 12 (F) e 9 ≠ 4 (V). Então pela tabela verdade p resulta em (V) Ø (2) Para p:“Pessoas com mais de 18 anos podem possuir carteira nacional de habilitação (CNH)” é (V) e q:“pessoas com mais de 60 anos possuem atendimento especial a filas e serviços.” é (V), logo p v q resulta em (V) Ø (3) Temos que p é (V) e q (F), logo p v q resulta em (V) Ø (4) p: 98 < 57 é (F) e q: (7)2< (5)2 é (F). Portanto o valor de p v q é (F) 10 Tabelas Verdade • Condicionais Ø Expressam, como o próprio nome diz, condição(ões) para uma dada sentença a partir de outra Ø Podem ser de implicação (→) ou de equivalência (↔) Ø Também geram tabelas verdades 11 Tabelas Verdade • Condicional de implicação (→) Ø Se p e q são proposições dadas então denotamos o condicional por p → q o qual pode ser lido como “se p, então q” ou “p é condição necessária para q” ou ainda “q é suficiente para p” Ø O condicional p → q é falso somente quando p é verdadeira e q é falsa, ou seja, uma verdade não pode implicar em algo falso Ø Tabela verdade: p q p → q V V V V F F F V V F F V 12 • EXEMPLOS: Ø (1) Avalie a sentença: “Se peixes nadam então cães voam” Ø (2) Considerando p: 2|11, q: π ∉ ℜ determinar o valor de p → q Ø (3) Considerando p: 9,99 > 9,9, q: -2< (5)2 determinar o valor de p → q Ø (4) Avalie a sentença: “Se peixes latem então a maça é uma fruta” Tabelas Verdade 13 • RESPOSTAS: Ø (1) Considerando p: “peixes nadam” e q: “cães voam” temos que p é (V) e q é (F) e p → q (F) Ø (2) p: 2|11 é (F) e q: π ∉ ℜ (F) então p → q (V) Ø (3) p: 9,99 > 9,9 é (V) e q: -2< (5)2 é (V) então p → q (V) Ø (4) Considerando p: “peixes latem” e q: “maça é uma fruta” temos que p é (F) e q é (V) e p → q (V) Tabelas Verdade 14 Tabelas Verdade • Condicional de equivalência (↔) Ø Se p e q são proposições dadas então denotamos o condicional por p ↔ q o qual pode ser lido como “p se, e somente se, q” ou “p é condição necessária e suficiente para q” Ø O condicional p ↔ q é verdadeiro somente quando p e q são ambas falsas ou verdadeiras Ø Tabela verdade: p q p ↔ q V V V V F F F V F F F V Por que? 15 • EXEMPLOS: Ø (1) Avalie a sentença: “Peixes nadam se, e somente se, cães latem” Ø (2) Considerando p: 4|5, q: 1+2i ∉ ℜ determinar o valor de p ↔ q Ø (3) Considerando p: 9,99 > 9,9, q: (-5)2 < -(52) determinar o valor de p ↔ q Ø (4) Avalie a sentença: “Peixes latem se, e somente se, maça é um derivado do leite” Tabelas Verdade 16 • RESPOSTAS: Ø (1) Considerando p: “Peixes nadam” e q: “cães latem”, então p ↔ q é (V) Ø (2) Temos que p é (F) e q é (V) assim p ↔ q é (F) Ø (3) Temos que p é (V) e q é (F) assim p ↔ q é (F) Ø (4) Considerando p: “ Peixes latem” e q: “maça é um derivado do leite” então p ↔ q é (V) Tabelas Verdade 17 Tabelas Verdade • Tautologias: uma proposição é chamada de tautologia ou proposição logicamente verdadeira quando sempre resulta no valor lógico (V) independente dos conetivos e condicionais envolvidos EXEMPLO: Consideremos a proposição (p ^ ~ p)→ (q v p) 18 Tabelas Verdade • Resolução: P q ~p p ^ ~p q v p (p ^ ~ p)→ (q v p) F F V F F V F V V F V V V F F F V V V V F F V V 19 Tabelas Verdade • Contradição: uma proposição é chamada de contradição ou proposição logicamente falsa quando sempre resulta no valor lógico (F) independente dos conetivos e condicionais envolvidos EXEMPLO: Consideremos a proposição (p v ~ q) ↔ (~p ^ q) 20 Tabelas Verdade • Resolução: p q ~p ~q p v ~q ~p ^ q (p v ~ q) ↔ (~p ^ q) F F V V V F F F V V F F V F V F F V V F F V V F F V F F 21 Tabelas Verdade • Aplicações: (1) Um circuito eletrônico basicamente é um dispositivo eletrônico formado por um conjunto de chaves chamadas de portas lógicas que podem ser representadas conforme diagrama abaixo: Porta aberta significa ausência de sinal com valor lógico 0 (ou F) Porta fechada significa presença de sinal com valor lógico 1 (ou V) OBS: As portas podem ser ligadas em série (uma seguida da outra) ou em paralelo. 22 Tabelas Verdade • Nesse contexto um sinal significa uma corrente elétrica, por exemplo • Simbolicamente os conectivos lógicos são representados por: 23 Tabelas Verdade• Assim, uma placa mãe de computador, por exemplo, é formada por componentes eletrônicos mais sofisticados mas que fundamentalmente trabalham com essas portas lógicas. • Suponhamos que um sistema de segurança primário de uma usina termoelétrica seja formado pelos seguintes subsistemas monitorados por sensores tabelados a seguir: 24 Tabelas Verdade Rótulo Subsistemas (Pontos Críticos) Limiares A Pressão da caldeira Abaixo do valor crítico (0), acima (1) B Temperatura da caldeira Abaixo de 150 graus (0), acima (1) C Sistema de resfriamento do rotor Funcionando (0), com défict (1) Dados fictícios elaborados pelo autor, 2012. 25 Tabelas Verdade • Seja uma rede lógica que determina a análise do sistema dada por: Ø Se (A v B) ^ C assumir valor 1 então bloquear funcionamento da caldeira • Em quais condições o sistema de funcionamento da caldeira será bloqueado? OBS: A rede lógica é determinada a partir de fatores de segurança e programada de acordo com as entradas (sinal) fornecidas pelos sensores. 26 Tabelas Verdade • Analisando a tabela verdade da proposição temos: A B C A v B (A v B) ^C 1 1 1 1 1(*) 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1(*) 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1(*) 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 27 Tabelas Verdade • A caldeira será bloqueada quando o valor lógico de saída for 1. • Assim, o sistema será acionado quando a saída for 1(*) o que significa: Ø Os três subsistemas falharem simultaneamente; Ø Os subsistemas A (Pressão da caldeira) e C (Resfriamento do rotor) falharem; ou Ø Os subsistemas B (Temperatura da caldeira) e C (Resfriamento do rotor) falharem 28 Tabelas Verdade • Relação de Equivalência (⇔) Ø Dizemos que a sentença p é equivalente a sentença q, quando as tabelas verdade de p e q resultam nos mesmos valores lógicos, ou seja, possuem tabelas verdade iguais. Ø Denotamos por p ⇔ q Ø EXEMPLO: (p → q) ⇔ (~q → ~p) 29 Tabelas Verdade p q p → q V V V V F F F V V F F V ~q ~p ~q → ~p F F V V F F F V V V V V mesmos valores lógicos 30 Tabelas Verdade • Negação de Proposições Ø Negação da conjunção: ~(p ^ q) ⇔ (~p v ~q) p q p ^ q ~(p ^ q) V V V F V F F V F V F V F F F V p q ~p ~q (~p v ~q) V V F F F V F F V V F V V F V F F V V V 31 Tabelas Verdade • Negação de Proposições Ø Negação da disjunção: ~(p v q) ⇔ (~p ^ ~q) p q p v q ~(p v q) F F F V F V V F V F V F V V V F p q ~p ~q (~p ^ ~q) F F V V V F V V F F V F F V F V V F F F 32 Tabelas Verdade • Negação de Proposições Ø Negação de um condicional: ~(p → q) ⇔ (p ^ ~q) p q p → q ~(p → q) F F V F F V V F V F F V V V V F p q ~q (p ^ ~q) F F V F F V F F V F V V V V F F 33 Tabelas Verdade • Propriedades Ø p ^ q = q ^ p e p v q = q v p (propriedade comutativa) Ø (p ^ q) ^ z = p ^ (q ^ z) e (p v q) v z = p v (q v z) (propriedade associativa) Ø p ^ (1) = p e p v (0) = p (Elemento identidade) Ø ~(~p)=p Ø p ^ p = p e p v p = p Ø p ^ (q v z) = (p ^ q) v (p ^ z) e p v (q ^ z) = (p v q) ^ (p v z) (Propriedades distributivas) Ø p ^ (~p) = (0) e p v (~p) = (1) 34 Tabelas Verdade • Leis de DeMorgan Ø ~(p ^ q) = ~p v ~q Ø ~(p v q) = ~p ^ ~q 35 Tabelas Verdade • Observações 1. Na análise de proposições mais complexas devemos considerar a seguinte ordem dos operadores lógicos: a) ( ), [ ], { } b) ~ c) ^, v d) →, ↔ 2. Os valores lógicos V e F podem ser representados pelos números 1 e 0, respectivamente. 36 Referências Bibliográficas [1] Iezzi, G. e Murakami, C., Fundamentos de matemática Elementar, vol. 1, ed. Atual, 2005. [2] Scheinerman, E. R., Matemática Discreta: Uma introdução, ed. Thomson, 2000. [3] Gersting, J.L., Fundamentos Matemáticos para a Ciência da Computação., ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1995. 37
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