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1 UNIIDADE I – PROPOSIÇÕES, CONECTIVOS E PROPOSIÇÕES LÓGICAS Prof ª Elaine Gaspar 1. Proposição Definição: é uma sentença declarativa, afirmativa e que deve exprimir um pensamento de sentido completo, podendo ser escrita de forma simbólica ou na linguagem usual ou corrente, que é possível ser considerada como verdadeira ou como falsa. Exemplos Contra Exemplos Tg = 1 Tg Mosqueiro é uma ilha Mosqueiro Vera Smith é médica Vera Triângulo retângulo possui um ângulo reto Triângulo retângulo Baleia é um mamífero e jacaré é um réptil Baleia, jacaré Inês não é sardenta Inês Sete é um número primo ou doze é um número primo Sete Se 1 + 2 = 3, então 2 ≠ 1 1 + 2 João joga futebol, se e somente se, joga tênis Tênis 2. Princípios ou Regras Fundamentais do Pensamento ou da Lógica Matemática 2.1 Princípio da não contradição: Uma proposição não pode ser simultaneamente “verdadeira” ou “falsa”. 2.2 Princípio do terceiro excluído: Toda proposição ou é so verdadeira ou só falsa, nunca ocorrendo um terceiro caso. Exemplos: 4 é um quadrado perfeito (proposição verdadeira) Mosqueiro é uma ilha (proposição verdadeira) O número 15 é primo (proposição falsa) 2 + 3 ≠ 3 + 2 (proposição falsa) 3. Valor lógico de uma proposição Dizemos que o valor lógico de uma proposição é a verdade (V) se a proposição é verdadeira, e é a falsidade (F) se a proposição é falsa. 2 Exemplos: 4 é um quadrado perfeito (Valor lógico é a verdade) (V) Mosqueiro é uma ilha (Valor lógico é a verdade) (V) O número 15 é primo (Valor lógico é a falsidade) (F) 2+3≠3+2 (Valor lógico é a falsidade) (F) Obs: Como as proposições tem o valor lógico a verdade ou a falsidade, dizemos que a lógica clássica é bivalente. 4. Classificação das Proposições 4.1 Proposições Simples ou Atômica: Definição: É a Proposição que possui apenas um pensamento de sentimento de sentido completo, que denota-se por letras minúsculas do nosso alfabeto, como: p, q, r, s, ... Exemplos: p: 4 é um quadrado perfeito q: Mosqueiro é uma ilha r: O número 15 é primo s: 2+3≠3+2 4.2 Proposição Composta ou Molecular: Definição: É proposição que é formada pela combinação de duas ou mais proposições simples, que se denota por letras maiúsculas do nosso alfabeto, como: P, Q, R, S, ... Exemplos: P: Baleia é um mamífero e Jacaré é um réptil Q: 7 é um número primo o u 12 é um número primo R: Se não e verdade que Maria é bonita, então Maria não é elegante ou não é estudiosa. Obs.: (1) Quando for conveniente indicar que uma proposição composta P é formada pelas proposições simples p, q, r, s.... escreve-se P(p, q, r, s,...) (2) As proposições componentes de uma proposição composta podem ser elas mesmas proposições compostas. 3 5. Conectivos lógicos Definição: São palavras, expressões ou símbolos que se usam para formar novas proposições, a partir de proposições dadas. Exemplos: b: Inês não é sardenta P: Baleia é mamífero e jacaré é um réptil Q: Maria é bonita, mas não é estudiosa. R: Se João estuda, então sabe a matéria S: Carlos fala francês ou inglês T: O número 0 possui antecessor natural, se e somente se, o ano bissexto ocorre a cada seis meses. Linguagem Corrente ou Usual Linguagem Simbólica não ~ e, mas ^ ou (inclusivo) ˅ ou (exclusivo) se ..., então... → ..., se e somente se, ... ↔ 6. Tabela Verdade Definição: È um quadro disposto em colunas e linhas onde figuram todas as possibilidades dos valores lógicos de uma proposição. As linhas são dispostas na horizontal e colunas na vertical. Elementos que formam uma tabela verdade: (1) n: número de letras proposicionais, ou seja, é a quantidade de proposições simples que compõe a proposição. (2) O número de linhas de uma tabela verdade é dado por 2n, onde n é o número de proposições componentes. (3) O número de colunas de uma tabela verdade é dado por n. (4) Distribuição dos valores lógicos se dá por cada letra proposicional (ordem alfabética). Vejamos: 1ª letra proposicional na ordem alfabética: 2 n-1 2ª letra proposicional na ordem alfabética: 2 n-2 3ª letra proposicional na ordem alfabética: 2 n-3 . . . Enésima letra proposicional na ordem alfabética: 2 n-n = 2 0 = 1 4 Obs.: Para construção das tabelas-verdades, consideraremos inicialmente apenas as proposições simples que compõem a proposição. 1º caso: Quando a proposição possui apenas uma letra proposicional, ou seja, é simples. Denotando-a por p. n = 1 (nº de colunas) 2 n = 2 1 = 2 (nº de linhas) 2 n-1 = 2 1-1 = 2 0 = 1 (distribuição) 2º caso: Quando a proposição possui duas letras proposicionais, ou seja, é composta por dois pensamentos. Denotando-a por P(p, q) n = 2 (nº de colunas) 2 n = 2 2 = 4 (nº de linhas) Para a primeira letra p: 2 n-1 = 2 2-1 = 2 1 = 2 (distribuição) Para a segunda letra q: 2 n-2 = 2 2-2 = 2 0 = 1 (distribuição) 3º caso: Quando a proposição possui três letras proposicionais, ou seja, é composta de três pensamentos. Denotando-a por P(p, q, r) n = 3 (nº de colunas) 2 n = 2 3 = 8 (nº de linhas) Para a primeira letra p: 2 n-1 = 2 3-1 = 2 2 = 4 (distribuição) Para a segunda letra q: 2 n-2 = 2 3-2 = 2 1 = 2 (distribuição) Para a terceira letra r: 2 n-3 = 2 3-3 = 2 0 = 1 (distribuição) p V F p q V V V F F V F F p V F (Diagrama de árvore) p V F V V F F q q 5 7. Notação para o valor lógico de uma proposição: Indica-se o valor lógico de uma proposição simples p por V(p). Assim, se p é verdadeiro, V(p) = V e se p é falsa, V(p) = F. No caso de uma proposição composta, indica-se V(P). 8. Operadores Lógicos 8.1 Negação Definição: Diz-se que a negação de uma proposição p é a proposição representada por “não p”, cujo valor lógico é a verdade (V) quando p é falso e é a falsidade quando p é verdadeiro. - A negação em linguagem simbólica se efetua colocando o símbolo ~ na frente da letra proposicional. - A negação em linguagem corrente se efetua da seguinte maneira: a) Usando a palavra não, colocando-a na frente do verbo. É exclusiva para negar proposições simples. Exemplos: 1. p: Inês é sardenta ~p: Inês não é sardenta 2. q: Carlos fala inglês ~q: Carlos não fala inglês p q r V V V V V F V F V V F F F V V F V F F F V F F F p V F V V F F q q r r r r V V V V F F F F 6 3. r: 12 é um número primo ~r: 12 não é um número primo b) Usando as palavras “não é verdade que”, “é falso que”, colocando-as na frente da proposição. Podem ser usadas tanto para proposições simples quanto para proposições compostas. Exemplos: 1. P: Inês é sardenta ~P: Não é verdade que Inês é sardenta 2. Q: Baleia é mamífero e jacaré é um réptil ~Q: Não é verdade que baleia é mamífero e jacaré é um réptil 3. R: Se João estuda, então sabe a matéria. ~R: É falso que se João estuda, então sabe a matéria. c) Usando o antônimo da palavra chave da proposição. É exclusivo para negar proposições simples. Exemplos: 1. p: Maria é bonita ~p: Maria é feia2. q: João é rico ~q: João é pobre Tabela-verdade da negação Exemplos: 1. p: Mosqueiro é uma ilha; V(p) = V ~p: Mosqueiro não é uma ilha; V(~p) = F 2. q: 12 é um número primo; V(q) = F ~q: 12 não é um número primo; V(~q) = V p ~p V F F V 7 8.2 Conjunção Definição: Sejam p e q duas proposições quaisquer. Chama-se conjunção de p e q a proposição representada por “p e q”, cujo valor lógico é verdade (V) quando as proposições p e q são ambas verdadeiras e falsidade (F) nos demais casos. - A conjunção em linguagem simbólica se efetua colocando o símbolo ^ entre as letras proposicionais que a compõe; - A conjunção em linguagem corrente se efetua colocando a palavra e ou a palavra mas entre as proposições que a compõe. Exemplos: 1. P: Baleia é um mamífero e jacaré é um réptil; P : p ^ q 2. Q: Maria é bonita, mas é baixa; Q: r ^ s 3. R: O número 164 é divisível por 2, mas 250 é divisível por 3; R: t ^ u Tabela-verdade da conjunção Exemplos: V(P) = V(p ^ q) = V(p) ^ V(q) = V ^ V = V V(R) = V(t ^ u) = V(t) ^ V(u) = V ^ F = F 8.3 Disjunção Definição: Sejam p e q duas proposições quaisquer. Chama-se de disjunção de p e q a proposição representada por “p ou q”, cujo valor lógico é a verdade (V) quando pelo menos uma proposição p ou q é verdadeira e a falsidade (F) quando as proposições p e q são ambas falsas. - A disjunção em linguagem simbólica se efetua colocando o símbolo ˅ entre as letras proposicionais que a compõe. - A disjunção em linguagem corrente se efetua colocando a palavra ou entre as proposições que a compõe. p q p ^ q V V V V F F F V F F F F 8 Exemplos: 1. P: 7 é um número primo ou 12 é um número primo; P: p ˅ q 2. Q: Está chovendo ou está fazendo frio; Q: r ˅ s 3. R: 0 > 1 ou √ = - 1; R: t ˅ u 4. Renata é advogada ou é professora; S: x ˅ y Tabela-verdade da disjunção Exemplos: V(P) = V(p v q) = V(p) v V(q) = V v F = V V(R) = V(t v u) = V(t) v V(u) = F v F = F 8.4 Disjunção Exclusiva Definição: Sejam p e q duas proposições quaisquer. Chama-se de disjunção exclusiva de p e q a proposição cujo valor lógico é a verdade (V) quando V(p) ≠ V(q) e é a falsidade (F) quando V(p) = V(q). - A disjunção exclusiva em linguagem simbólica se efetua colocando o símbolo entre as letras proposicionais que a compõe. - A disjunção exclusiva em linguagem corrente se efetua das seguintes maneiras: a) “p ou q” b) “ou p ou q” c) “p ou q, mas não ambos” Exemplos: 1. P: O professor João será nomeado embaixador na Espanha ou será reitor da Unama ;P : p q 2. Q: Bianca vai ao supermercado ou vai a escola, mas não ambos; Q: r s 3. R: Ou Renata é paraense ou é mineira; R: t u p q p v q V V V V F V F V V F F F 9 Tabela-verdade da disjunção exclusiva 8.5 Condicional Definição: Sejam p e q duas proposições quaisquer. Chama-se de condicional de p e q a proposição representada por se p, então q, cujo valor lógico é a falsidade (F) no caso em que p é verdadeira e q é falsa, e a verdade (V) nos demais casos. Obs.: p é chamado de antecedente ou hipótese e q é chamada de consequente ou tese. - A condicional em linguagem simbólica se efetua colocando o antecedente (p) antes do símbolo → e o consequente (q) depois. - A condicional em linguagem corrente se efetua colocando a proposição antecedente (p) entre as palavras “se” e “então” e o consequente após a palavra “então” (se p, então q) Exemplos: 1. P: Se a função f é derivável em um ponto de abscissa x, então a função é continua neste ponto; P: p → q 2. Q: Se o triângulo é o polígono que não têm diagonais, então o quadrado tem quatro diagonais; Q: r → s 3. R: Se o número 0 possui antecessor natural, então o ano bissexto ocorre a cada seis anos; R: t → u Leitura: A leitura de p → q se faz das seguintes maneiras: (1) p é condição suficiente para q (2) q é condição necessária para p Tabela-verdade da condicional p q p q V V F V F V F V V F F F p q p → q V V V V F F F V V F F V 10 Exemplos: V(Q) = V(r → s) = V(r) → V(s) = V → F = F V(R) = V(t → u) = V(t) → V(u) = F → F = V Obs.: Em uma demonstração matemática de um teorema com este conectivo (p → q) consiste em supor as condições relacionadas em p e procurar provar as condições em q, ou ainda, trabalha-se da hipótese para a tese que é chamada de prova direta. 8.6 Bicondicional Definição: Sejam p e q duas proposições quaisquer chama-se de bicondicional de p e q a proposição representada por p, se e somente se, q, cujo valor lógico é a verdade (V) quando V(p) = V(q) e é a falsidade (F) quando V(p) ≠ V(q). - A bicondicional em linguagem simbólica se efetua colocando o símbolo ↔ no meio das letras proposicionais. - A bicondicional em linguagem corrente se efetua colocando as palavras “se e somente se” no meio das proposições que a compõe. Exemplos: 1. P: 25 é um quadrado perfeito ,se e somente se, o ano bissexto ocorre a cada 4 anos; P : p ↔ q 2. Q: Roma fica na Ásia , se e somente se , a neve é branca; Q : r ↔ s 3. R:Um interior X é par , se e somente se, X + l é impar; R: t ↔ u Leitura: A leitura de p ↔ q se faz das seguintes maneiras: (1) p é condição necessária e suficiente para q (2) q é condição necessária e suficiente para p Tabela-verdade da bicondicional p q p ↔ q V V V V F F F V F F F V 11 Exemplos: V(P) = V(p ↔ q) = V(p) ↔ V(q) = V ↔ V = V V(Q) = V(r ↔ s) = V(r) ↔ V(s) = F ↔ V = F Obs.: Em uma demonstração matemática de um teorema com este conectivo (p ↔ q) consiste em provar duas afirmações da forma se ..., então ... . Prova-se que se p, então q, e também que se q, então p. Exemplo: R: Um inteiro x é par, se e somente se, x + 1 é ímpar O arcabouço da prova é o seguinte: (→) se um inteiro x é par, então x + 1 é impar (←) se um inteiro x + 1 é impar, então x é par 9. Exemplos de negação de uma proposição composta e transformação de linguagem Tomando: { (1) P: Se Maria é estudiosa e é bonita, então é elegante Linguagem simbólica: _______________________________ (2) Q: Não é verdade que se Maria é estudiosa e é bonita, então é elegante Linguagem simbólica: _______________________________ (3) R: Se não é verdade que Maria é estudiosa e é bonita, então é elegante Linguagem simbólica: _______________________________ (4) S: Se Maria não é estudiosa e não é bonita, então não é elegante Linguagem simbólica: _______________________________ (5) T: Maria é feia e se Maria é estudiosa, então não e elegante Linguagem simbólica: _______________________________ 12 EXERCÍCIOS 1. Marque os itens que são proposições: a) Velocidade média ( ) b) Rodrigo é metaleiro ( ) c) Vendedor de frutas ( ) d) Os alunos tocam instrumento de sopro ou de corda ( ) e) Escreva um verso ( ) 2. Classifique as proposições abaixo em simples ou compostas: a) O sol brilha e queima as plantas b) O relógio da parede da casa de João bate as horas. c) Se Ana é advogada, então Sandra é secretária d) Paula é professora3. Determine o valor lógico das proposições: a) p: o número 36 é um quadrado perfeito b) q: o galo põe ovo c) P: O Brasil situa-se na América do Sul e a Argentina é uma nação europeia d) Q: Se o mês de dezembro tem 31 dias, então todo número primo é impar ou no triangulo pode-se traçar três diagonais. e) R: 0, 33333... é um número racional e se – 2 > - 3, então o quilometro tem 100 metros f) S: 2 + 2 = 4 → (3 + 3 = 7 ↔ 1 = 1 = 4) g) T: 43 64 ~(Brasília é a capital do Brasil, se e somente se, 21 é um número primo) 4. Sejam as proposições, p: Ana é advogada, q: Sandra é secretária e r: Paula é professora. Traduza para a linguagem simbólica as proposições abaixo: a) P: Se Ana não e advogada e Sandra não é secretária, então Paula é professora b) Q: Não é verdade que se Paula é professora, então não é verdade que Ana é advogada e Sandra não é secretária. c) R: Não é verdade que Sandra não é secretaria e se Paula não é professora, então Ana não é advogada ou Paula é professora. d) S: Paula não é professora, se e somente se, não é verdade que Ana é advogada, mas Sandra não é secretária. 5. Sejam as proposições, p: os preços são altos, q: Os estoques são grandes e r: As vendas estão diminuindo. Traduza para a linguagem corrente as proposições abaixo: a) P : ~ p ^ q → ~ r 13 b) Q: ~ (~ q → p v ~ r) c) R: ~ r ^ (~ (q v r) → ~ p) d) S: ~ (q v ~ r) → ~ p ^ q 6. Determinar V(q) nos casos abaixo, sabendo-se que: a) V(p) = V e V(p → q) = F b) V(p) = F e V(~ p ^ q) = F c) V(p) = V e V(~ p → ~ q) = V d) V(p) = F e V(~ (~ p v q) = F 7. Determinar V(q) e V(p) nos casos abaixo, sabendo-se que: a) V(p → q) = V e V(~ p v ~ q) = V b) V(p ↔ q) = F e V(p ^ ~ q) = F c) V(~ p q) = V e V(~ (p → q)) = F d) V(~ q → p) = V e V(~ p ^ q) = F 8. Determinar o valor lógico das proposições abaixo, de acordo com os dados ao lado de cada item, caso seja possível. No caso de não ser possível, justifique sua resposta: a) P: p → ~ q ↔ ~ q ^ r, onde V(p) = V(r) = F b) Q: p → (~ q ↔ ~ q ^ r), onde V(q) = F c) R: (~ p → q) ^ (q ˅ ~ r),onde V(q) = V 9. Construa a tabela verdade das proposições abaixo, em seguida determine seu valor lógico e classifique-as em tautologia, contradição ou em contingência: a) P: (p v (q → ~ p)) ^ (~ p v (q ↔ ~ q)) b) Q: p ^ ~ q→ q ^ ~((p ↔ ~ q) → (q ~ p)) c) R: (~ p → q ^ ~ q) → p v ~ q d) S: ~ (~ p ^ ~ q → q ^ (~ q → p)) 10. Eliminar o maior número possível de parênteses nas proposições abaixo: a) P: (((~ p → (q ^ ~ p)) v p) ^ (~ q ↔ ~ p)) b) Q: ~ (((q ~ p) ^ (~ p v q)) → (~(~ p) v ~ q)) c) R: (((p ^ q) ↔ (~ r)) v ((((~ q) v p) ^ q) 11. Colocar parênteses nas proposições abaixo, de acordo com o que se pede, caso seja necessário: a) ~ p → q ^ ~ p ↔ ~ p v q (negação de conjunção) b) ~ p → q ^ ~ p ↔ ~ p v q (condicional) 14 c) ~ p → q ~ p ↔ ~ p v q 12. Sejam as proposições p: ele é um bom professor, q: ele ensina bem seus alunos, r: ele é brasileiro, P: ele ensina bem seus alunos e é brasileiro, Q: Se ele é um bom professor, então ensina bem seus alunos. Verifique se P ⇒ Q usando a definição, justifique sua resposta. 13. Sejam as proposições P: ~ p v q e Q: ~ q → p ^ q. Verifique se P ⇒ Q através do teorema, justifique sua resposta. 14. Sejam as proposições p: João tem dinheiro, q: João compra fiado, r: João trabalha, P: Se João tem dinheiro e trabalha então não compra fiado, Q: Se João trabalha e compra fiado, então João não tem dinheiro. Verifique se P ⇔ Q através da definição, justifique sua resposta. 15. Sejam as proposições P: p → ~ p ˅ ~ q e Q: q ^ ~ r. Verifique se P ⇔ Q através do teorema, justificando sua resposta. 16. Dada a proposição P: Se Paula é professora, então não é verdade que Ana não é advogada ou Sandra é secretária. Determine: a) A recíproca b) A contrapositiva c) A contrária d) A contrária da contrapositiva 17. Seja P: ~ p ^ r → ~ q. Determine: a) A contrapositiva da recíproca b) A contrária da contrapositiva 18. Construir a tabela verdade das proposições abaixo, em seguida, determine seu valor lógico, classificando-a em tautologia, contradição ou contingência. a) R: ((p ↑ ~ q) ↑ ~ p) ↑ ~ (~ p ↑~ (~ p ↑~ q)) b) Q: ~ ((p ↓ q) ↑ p) ↓ q c) P: ((~ p ↑ ~ q) ↓ ~ p) ↑(~ (p → ~ q) ~ q) 19. Determinar uma proposição equivalente a proposição dada abaixo em função dos conectivos especificados ao lado de cada item de forma mais simples possível: a) P: (p → p) ^ (p → q), em função apenas de ↑ b) Q: (p ~p) ^ ~ p, em função de ~ c) R: p ˅ q → p ˅ q ↔ ~ p, em função de ~ d) S: (p ↑ ~p) ^ (p ↑ ~ p) ˅ ~ p, sem conectivo 15 CONSTRUÇÃO DE TABELAS-VERDADE DE PROPOSIÇÕES COMPPOSTAS TAUTOLOGIA, CONTRADIÇÃO E CONTINGÊN CIA FFALTA DIGITAR
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