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Raciocínio Lógico 3ª edição Rio de Janeiro UVA 2016 Denise Candal Raciocínio Lógico 3ª edição Rio de Janeiro UVA 2016 Copyright © UVA 2015 Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida por qualquer meio sem a prévia autorização desta instituição. Texto de acordo com as normas do Novo Acordo Ortográfico da Língua Portuguesa. ISBN: 978-85-65812-39-9 Autoria do Conteúdo Denise Candal Design Instrucional Wagner G. A. Destro Projeto Gráfico UVA Diagramação Raphaela Saules Revisão Janaina Vieira Tássia Braga Lydianna Lima Ficha Catalográfica elaborada pelo Sistema de Bibliotecas da UVA. Biblioteca Maria Anunciação Almeida de Carvalho. C216r Candal, Denise. Raciocínio lógico [livro eletrônico] / Denise Candal. – 3. ed. – Rio de Janeiro : UVA, 2016. 1,2 MB. ISBN 978-85-65812-39-9 Disponível também impresso. 1. Lógica simbólica e matemática. 2. Matemática. 3. Raciocínio. 4. Lógica. I. Universidade Veiga de Almeida. II. Título. CDD – 511.3 SUMÁRIO Apresentação...............................................................................................................7 Sobre a autora..............................................................................................................8 Capítulo 1 - Fundamentos da Lógica..........................9 Fundamentos da Lógica.............................................................................10 Proposições e conectivos lógicos..........................................................14 Análise lógica por meio de tabela-verdade.....................................34 Referências......................................................................................................41 Capítulo 2 - Estruturas lógicas...................................43 Equivalência lógica e negação de proposições.............................44 Diagrama lógico............................................................................................64 Lógica de argumentação..........................................................................80 Referências.....................................................................................................89 Capítulo 3 - Raciocínio lógico-matemático...............91 Razão e Proporção.........................................................................................92 Outras questões sobre lógica matemática...................................112 Introdução ao estudo de matrizes e determinantes...................118 Referências....................................................................................................139 Capítulo 4 - Análise combinatória..............................141 Princípio fundamental da contagem............................................142 Arranjo e permutação..............................................................................153 Combinação.....................................................................................161 Referências....................................................................................................168 Considerações finais.........................................................169 7 APRESENTAÇÃO APRESENTAÇÃO Este livro trata de conceitos e aplicações a respeito do tema Raciocínio lógico. A palavra “raciocínio” tem origem no termo em latim ratiocinatio e, se- gundo o Dicionário Michaelis, significa: “ato, faculdade ou maneira de raciocinar, operação intelectual discursiva, pela qual, da afirmação de uma ou mais de uma proposição, passamos a afirmar outra em virtude de uma conexão necessária com as primeiras, encadeamento de argu- mentos, juízo, objeção, ponderação, inteligência, razão.” Quando precisamos tomar uma decisão, chegar a uma conclusão ou resolver um problema, estamos diante de uma questão a respeito da qual precisamos utilizar o nosso raciocínio lógico — que reúne, ao mes- mo tempo, processo de conscientização, capacidade de estruturação e organização do pensamento. Trata-se de uma sequência de juízos ou argumentos usados para chegarmos a uma determinada conclusão. Assim, a partir do conteúdo deste livro, vamos tratar de alguns tópicos e conceitos de raciocínio lógico, de modo que capacidade crítica e senso argumentativo sejam desenvolvidos, possibilitando organização e estu- do de situações cotidianas, potencializando-se a capacidade de criação e interpretação. Desejamos que você aproveite ao máximo esta experiência e que a lei- tura desta obra promova uma oportunidade de reflexão sobre os conte- údos abordados, contribuindo efetivamente para o seu enriquecimento cultural e acadêmico. ...................................................................................................................................................................................................................... 8 SOBRE A AUTORA Denise Candal é doutora em Engenharia de Sistemas e Computação pela COPPE Sistemas - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Gradua- ção e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janei- ro – UFRJ (2005), mestre em Informática - Otimização pelo Núcleo de Computação Eletrônica - NCE, da Universidade Federal do Rio de Janei- ro - UFRJ (2000) e licenciada e bacharel em Matemática pela Universida- de Federal Fluminense - UFF (1988). Professora universitária, atua nos cursos de Engenharia, Sistema de Informação, Pedagogia, Administra- ção e Marketing da Universidade Estácio de Sá. LATTES: http://lattes.cnpq.br/3313896272608196 9Fundamentos da Lógica ...................................................................................................................................................................................................................... CAPÍTULO 1 FUNDAMENTOS DA LÓGICA Este capítulo trata do estudo dos fundamentos da Lógica Matemática. Essencialmente, a Lógica Matemática estuda a natureza do raciocínio, auxiliando no aprimoramento da sua utilização e constituindo uma ferramenta poderosa para desenvolver uma sequência de pensamentos que per- mitem reconhecer contradições, eliminando a probabilida- de de ocorrência de erros. Ela [a Lógica] lhe dará clareza de pensamento, a ha- bilidade de ver seu caminho através de um quebra- -cabeça, o hábito de arranjar suas ideias numa for- ma acessível e ordenada e, mais valioso que tudo, o poder de detectar falácias e despedaçar os argu- mentos ilógicos e inconsistentes que você encontra- rá tão facilmente nos livros, jornais, na linguagem cotidiana e mesmo nos sermões e que tão facilmen- te enganam aqueles que nunca tiveram o trabalho de instruir-se nesta fascinante arte. (CARROLL) Fundamentos da Lógica10 ...................................................................................................................................................................................................................... FUNDAMENTOS DA LÓGICA Mas para que estudamos Lógica? O indivíduo que pensa e raciocina de maneira crítica, inde- pendentemente da sua área de atuação, possui uma dife- renciação poderosa. O desempenho profissional e a capaci- dade de raciocinar logicamente estão intimamente ligados, uma vez que esta desenvolve a habilidade que vai permitir que os indivíduos consigam elaborar argumentos válidos e convincentes e identificar argumentações enganosas ou tendenciosas. A Lógica estuda conceitos, juízos e raciocí- nios, constituindo-se uma ferramenta que nos permite re- conhecer contradições e eliminar probabilidades de erro, objetivando, ainda, demonstrar se um argumento utilizado é válido ou ambíguo,evitando o duplo sentido e a falta de definições precisas. Alguns nomes representativos da Lógica Aristóteles, o criador da Lógica Formal Aristóteles (século IV a.C. 384-322 a.C.), filósofo grego, alu- no de Platão e professor de Alexandre, o Grande, um dos maiores pensadores de todos os tempos, é considerado o criador do pensamento lógico, o fundador da lógica for- mal. Aristóteles determinou que a validade lógica de um raciocínio depende de sua forma ou estrutura, e não de seu conteúdo. Para Aristóteles, a Lógica era um instrumento para todas as ciências, e preocupava-se basicamente com as formas de raciocínio que, a partir de conhecimentos 11Fundamentos da Lógica ...................................................................................................................................................................................................................... considerados verdadeiros, permitiam obter novos conhe- cimentos. As obras de Aristóteles sobre lógica foram reunidas e pu- blicadas de forma sistematizada no século II da era cris- tã, por Alexandre de Afrodísia. Essa obra, designada Or- ganun, que significa “ferramenta para o correto pensar”, estabeleceu princípios tão sólidos e robustos que até hoje são considerados válidos. Leibniz e Ambiguidade Gottfried Wilhelm Von Leibniz (1646-1716), filósofo e matemático alemão, acreditava que a linguagem comum era muito propensa a imprecisões e ambiguidades. Dessa forma, Leibniz desenvolveu uma linguagem artificial, uma língua racional, uma espécie de cálculo universal para o ra- ciocínio, na qual as estruturas do pensamento eram subs- tituídas pelas estruturas do cálculo, leis sintáticas lógicas. Leibniz, com procedimentos análogos aos procedimentos matemáticos, construiu uma linguagem universal baseada em um alfabeto do pensamento ou characteristica universalis. Em 1666, aos 20 anos, Leibniz esboçou um método para reduzir pensamentos de qualquer tipo e sobre qualquer assunto a enunciados de perfeita exatidão, chamado De arte combinatória (sobre a arte das combinações). Boole e sua Álgebra Booleana George Boole (1815-1864), matemático inglês, concebeu uma analogia entre símbolos algébricos e aqueles repre- sentativos das formas lógicas. Boole criou uma álgebra da Fundamentos da Lógica12 ...................................................................................................................................................................................................................... lógica, publicando um trabalho intitulado An Investigation of the Laws of Thought on Which to Found the Mathema- tical Theories of Logic and Probabilities, em 1854. Esse trabalho deu origem à Álgebra Booleana, com aplicações em construção de computadores, circuitos e sistemas de comunicação. Vale ressaltar que esse estudo foi publicado quase um século antes que os computadores digitais fos- sem inventados. Princípio da Casa dos Pombos Há diversos problemas envolvendo Raciocínio Lógico e Ló- gica Matemática que são deveras interessantes. Um proble- ma clássico é o Princípio da Casa dos Pombos. Esse pro- blema é também conhecido por Princípio das Gavetas de Dirichlet (Schubfachprinzip = "princípio das gavetas"), pois foi utilizado pela primeira vez, em 1834, por Johann Peter Gustav Lejeune Dirichlet, matemático alemão. A ideia desse princípio é que, se temos um pombal no qual existem mais pombos que casinhas disponíveis, então al- gumas casinhas abrigarão pelo menos dois pombos. De maneira simplificada, podemos enunciar o Princípio da Casa dos Pombos como: “Se tivermos n+1 pombos para serem colocados em n casas, então pelo menos uma casa deverá conter, pelo menos, dois pombos.” Se pensarmos em termos do Princípio das Gavetas, enun- ciamos: “Se temos n objetos para serem guardados em n gavetas, então pelo menos uma gaveta deverá conter mais de um objeto.” 13Fundamentos da Lógica ...................................................................................................................................................................................................................... 1. Quantas pessoas devemos ter em uma sala, no mínimo, para termos a certeza de que duas delas fazem aniversário no mes- mo mês? Resolução: Precisamos pensar no “pior dos mundos”, ou seja, no fato de cada pessoa fazer aniversário em um mês diferente. Dessa for- ma, teremos a “certeza” que o problema nos pede. Associamos, então, cada pessoa ao seu mês de nascimento. Pelo Princípio das Casas de Pombos, como temos 12 casas, pre- cisaríamos ter 13 pessoas, pois a 13a pessoa fará aniversário em um dos meses já contemplados. 2. Em uma caixa há duas cores de bolas, sendo cinco vermelhas e três azuis. Quantas bolas devemos tirar da caixa para garantir- mos que haja duas bolas de cores diferentes? Resolução: Note que precisamos pensar no “pior dos mundos”, na “pior das hipóteses”. Assim, teremos a garantia do que se pede. A pior das hipóteses será retirarmos as cinco bolas vermelhas e, só então, na sexta bola removida, retirarmos a bola azul. Assim, seriam seis bolas retiradas. 14 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica PROPOSIÇÕES E CONECTIVOS LÓGICOS Há uma significativa ligação entre a semântica de deter- minada língua, a linguagem corrente e a Lógica Matemáti- ca. A Semântica trata da análise das sentenças, da relação dos elementos de uma língua e seus significados, tendo por objetivo escrever ou mesmo traduzir as sentenças da língua natural de uma forma lógica. É interessante que se perceba que podemos comparar os constituintes sintáticos e os componentes da lógica. A construção do significado nas línguas naturais está ligada intimamente à sintaxe e às estruturas lógicas das sentenças. A estruturação das sen- tenças pode modificar o seu sentido. Sabemos que quando estamos considerando o significado de uma sentença não podemos simplesmente considerar o somatório dos signifi- cados das palavras que a compõem, mas, sim, observar as estruturas sintáticas e lógicas para que haja uma interpre- tação correta da sentença. Agora trataremos da estrutura equivalente às sentenças da gramática da lógica matemática: as proposições. Proposições Chamamos de proposição todo conjunto de palavras ou sím- bolos que exprimem um pensamento de sentido completo. Proposições simples e proposições compostas Podemos classificar as proposições como simples ou com- postas. Chamamos proposição simples ou proposição atô- 15Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... mica àquela que não contém outra proposição como parte de si mesma. De modo geral, as proposições simples são representadas por letras latinas minúsculas, como, por exemplo, p, q, r. Exemplos de proposições simples: p: João é inteligente. q: Vamos ao teatro amanhã. Chamamos de proposição composta ou proposição mole- cular àquela formada pela combinação de duas ou mais proposições simples. De modo geral, as proposições com- postas são representadas por letras latinas maiúsculas, como, por exemplo, P, Q, R. Exemplos de proposições compostas: R: João é inteligente e José é brilhante. S: João é inteligente ou José é brilhante. T: Se João é inteligente, então José é brilhante. As proposições são equivalentes às orações e, portanto, possuem sujeito e predicado. Além disso, as proposições são orações declarativas, e nunca exclamativas, interroga- tivas ou imperativas. Princípios da lógica matemática Um princípio, de acordo com o Dicionário Priberamda Língua Portuguesa, é a origem, o fundamento, a base de uma ciência. 16 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica prin•cí•pi•o (do latim – principium, -ii) substantivo masculino 1. O primeiro impulso dado a uma coisa ≠ FIM. 2. Ato de principiar uma coisa = COMEÇO, INÍCIO ≠ FIM. 3. Origem. 4. Causa primária = BASE, FUNDAMENTO, ORIGEM 5. O que constitui a matéria. 6. O que entra na composição de algo = COMPONEN- TE. 7. Opinião. 8. Frase que exprime uma conduta ou um tipo de comportamento = LEI, MÁXIMA, SENTENÇA. 9. Aquilo que regula o comportamento ou a .ação de alguém; preceito moral = LEI, NORMA, REGRA. 10. Frase ou raciocínio que é base de uma arte, de uma ciência ou de uma teoria. A lógica clássica é regida por dois princípios: o da não con- tradição e o do terceiro excluído. Princípio da não contradição: uma proposição não pode ser verdadeira e falsa ao mesmo tempo. Princípio do terceiro excluído: toda proposição ou é ver- dadeira ou é falsa, isto é, verifica-se sempre um desses ca- sos, nunca um terceiro. 17Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... O princípio da não contradição pode ser interpretado como: dadas duas proposições contraditórias, ou seja, uma sendo a negação da outra, uma delas é falsa. Dizemos que a lógica clássica, por conta desses princípios, é bivalente, uma vez que as proposições simples são ou verdadeiras ou falsas. A opção verdadeira exclui a opção falsa, e vice-versa. Observamos, então, a necessidade de determinar se uma proposição é verdadeira ou falsa. A essa determinação, cha- mamos de valor-verdade ou valor lógico das proposições. Valor lógico Chamamos o valor lógico de uma proposição de verdade (V), se a proposição é verdadeira, e falsidade (F), se a pro- posição é falsa. De acordo com os Princípios da Lógica Matemática pode- mos afirmar que: toda proposição tem um, e um só, dos valores: V ou F. p: Brasília é a capital da Argentina. V(p) = F q: O produto de dois números inteiros negativos é um número inteiro positivo. V(q) = V Tabela-verdade A tabela-verdade é um dispositivo prático utilizado para facilitar a determinação do valor lógico de uma proposição composta. 18 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica A construção da tabela-verdade de uma proposição com- posta consiste em representar todos os valores lógicos possíveis das proposições simples componentes e suas combinações. Convém observarmos que o valor lógico de uma proposi- ção composta depende unicamente dos valores lógicos das proposições simples componentes. Vejamos as possibilidades de proposições compostas, com uma e duas proposições simples. Proposição simples: P V F Proposição composta com duas proposições simples: Para a construção desta tabela, precisamos considerar as alternativas possíveis. Note que podemos ter: • As duas proposições verdadeiras. • A primeira proposição verdadeira e a segunda falsa. • A primeira proposição falsa e a segunda verdadeira. • As duas proposições falsas. p q V V V F F V F F 19Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... Proposições compostas com três proposições simples: Para a construção dessa tabela, precisamos considerar as alternativas possíveis. Note que podemos ter: • Todas as três proposições verdadeiras. • Duas proposições verdadeiras e uma falsa. • Uma proposição verdadeira e duas falsas. • Todas as proposições falsas. Precisamos considerar, inclusive, quais são as alternativas verdadeiras e quais são as falsas. p q r V V V V V F V F V F V V V F F F V F F F V F F F Os conectivos No estudo da aritmética e da álgebra, efetuamos operações (adição, subtração, multiplicação, divisão) com seus ele- mentos: os números. Fazendo uma analogia com a Lógica, podemos efetuar operações com os seus elementos bási- cos: as proposições. Trataremos agora de operações sobre as proposições, uti- lizando elementos conhecidos em lógica como conectivos, 20 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica símbolos análogos aos da aritmética e álgebra: soma (+), subtração (-), multiplicação (x) e divisão (/). Esse estudo é denominado Cálculo Proposicional. Novas proposições compostas podem ser criadas a partir de outras proposições. Essas operações lógicas são realizadas com o auxílio dos conectivos. Assim, os conectivos são símbolos lógicos com os quais efetuamos as operações lógicas, as quais obedecem às re- gras do cálculo proposicional. Os conectivos utilizados na lógica proposicional são: 1. Negação Simbologias: ~, ¬ , ´ Linguagem corrente: “não”, “é falso que”. 2. Conjunção Simbologia: ˄ Linguagem corrente: “e”, “mas”, “além disso”, “tam- bém”. 3. Disjunção Simbologia: ˅ Linguagem corrente: “ou” 4. Condicional Simbologia: → Linguagem corrente: “se... então”, “implica”, “logo”. 5. Bicondicional Simbologia: ↔ Linguagem corrente: “...se e somente se...”. 21Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... Sejam as proposições: p: O lucro operacional da empresa melhorou no terceiro trimes- tre. q: A receita da empresa ficou abaixo das expectativas. Teremos, então: ~p: O lucro operacional da empresa não melhorou no terceiro trimestre. ~q: A receita da empresa não ficou abaixo das expectativas. p ˄ q: O lucro operacional da empresa melhorou no terceiro trimestre e a receita da empresa ficou abaixo das expectativas. p ˅ q: O lucro operacional da empresa melhorou no terceiro trimestre ou a receita da empresa ficou abaixo das expectativas. p → q: Se o lucro operacional da empresa melhorou no terceiro tri- mestre, então a receita da empresa ficou abaixo das expectativas. p ↔ q: O lucro operacional da empresa melhorou no terceiro trimestre, se e somente se a receita da empresa ficou abaixo das expectativas. De acordo com a quantidade mínima de proposições ne- cessárias à utilização dos conectivos, podemos dizer que temos um conectivo unário (~) e quatro conectivos binários (˅, ˄ , →, ↔). Os conectivos ditos unários são aqueles que só necessitam de uma proposição: ~p. Já os conectivos ditos binários são aqueles que necessitam de duas proposições para serem utilizados: p ˅ q, p ˄ q, p → q, p ↔ q. Operações lógicas fundamentais Trataremos agora das operações lógicas fundamentais: ne- gação, conjunção, disjunção inclusiva, disjunção exclusiva, condicional e bicondicional e suas tabelas-verdade. Negação Chamamos de negação uma proposição p à proposição re- presentada por ~p. Quando o valor lógico da proposição p 22 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica for verdadeiro, o valor lógico da proposição ~p será falso, evice-versa. Resumindo: o valor lógico da proposição ~p é oposto ao da proposição p. Simbolicamente: ~p; ¬p, p´. Linguagem corrente: utilizamos o advérbio "não", "não é o caso que", "é falso que". Considere a proposição p: Wall Street fecha em alta esta semana. Teremos então: ~p: Wall Street não fecha em alta esta semana. ~p: É falso que Wall Street fecha em alta esta semana. ~p: Não é verdade que Wall Street fecha em alta esta semana. Tabela-verdade da negação: p ~p V F F V Note que, quando negamos a negação da proposição p, ob- temos a própria proposição p: Simbolicamente: ~(~p) significa p. Conjunção Chamamos de conjunção de duas proposições p e q à pro- posição representada por p˄q. A conjunção será verdadei- ra quando ambas as proposições o forem. Se uma das pro- posições ou ambas forem falsas, então a conjunção será falsa também. 23Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... Observe que o conectivo “e” carrega consigo a ideia de eventos simultâneos. Imagine que você afirme a uma criança: — Vou te levar à praia e te comprar um sorvete. Você está fazendo uma promessa à criança. Você prome- teu que a levará à praia e também que comprará um sor- vete para ela; você, na verdade, comprometeu-se com essa criança a “fazer” as duas coisas com ela. Se você levá-la à praia e não comprar-lhe um sorvete, ela não ficará feliz, pois você não cumpriu o que havia pro- metido. O mesmo se dará se você não a levar à praia e somente comprar-lhe um sorvete. Em ambas as situações você será taxado de “falso”. O prometido foi que você iria cumprir as duas atividades: levá-la à praia e comprar um sorvete. Se ambas as promessas forem cumpridas, você será considerado como “verdadeiro”. Resumindo: se ambas as proposições forem verdadeiras, a conjunção também o será, caso contrário a conjunção será falsa. Simbolicamente: p ˄ q ; p • q Linguagem corrente: "e". 24 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica p: A Comissão Mista de Orçamento – CMO votou os relatórios setoriais da Lei Orçamentária Anual – LOA para o próximo ano. q: O texto do relatório da Lei Orçamentária enviado ao Congres- so pelo Poder Executivo recebeu mais de 9 mil propostas de emendas. p ˄ q: A Comissão Mista de Orçamento – CMO votou os relató- rios setoriais da Lei Orçamentária Anual – LOA para o próximo ano e o texto do relatório da Lei Orçamentária enviado ao Con- gresso pelo Poder Executivo recebeu mais de 9 mil propostas de emendas. Tabela-verdade da conjunção: p q p ˄ q V V V V F F F V F F F F Disjunção Chamamos de disjunção (disjunção inclusiva) de duas proposições p e q a proposição representada por p ˅ q. A disjunção será verdadeira quando pelo menos uma delas o for. A disjunção será falsa quando as duas proposições o forem. Resumindo: se uma das proposições for verdadeira, a disjun- ção também será verdadeira; caso contrário, será falsa. Simbolicamente: p ˅ q , p + q (soma lógica). Linguagem corrente: "ou". 25Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... p: A carga tributária sobre bens e serviços bateu recorde este ano. q: O investimento externo cresceu este ano. p ˅ q: A carga tributária sobre bens e serviços bateu recorde este ano ou o investimento externo cresceu este ano. Nesse caso, podemos ter a carga tributária sobre bens e serviços batendo recorde este ano, podemos, ainda, ter o investimento externo crescendo este ano, mas também existe a possibilidade de terem acontecido ambos os fatos. Tabela-verdade da disjunção: p q p ˅ q V V V V F V F V V F F F Condicional Chamamos de condicional de duas proposições p e q a proposição representada por p → q. A proposição p é dita hipótese ou antecedente, e a proposição q é dita tese ou consequente. A condicional somente será falsa quando o valor lógico da hipótese (antecedente) p for verdadeiro e o da tese (consequente) q for falso. Resumindo: a proposição condicional somente será falsa se partirmos de algo verdadeiro e chegarmos a algo falso. Simbolicamente: p → q. Linguagem corrente: "se... então..." 26 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica p → q: Se fizer sol, então eu vou à praia. Imagine que você afirme à criança: — Se fizer sol, então eu te levarei à praia. Você está fazendo uma promessa a essa criança. Você prometeu que, se fizer sol, você a levará à praia. Se fizer sol efetivamente e você levar a criança à praia, você cer- tamente será considerado alguém “verdadeiro”, cumpridor de suas promessas. No entanto, se fizer sol, e, por algum motivo, você não levar a criança à praia, você será considerado um mentiroso, um “falso”. Ainda podemos observar que, uma vez que você não prometeu nada com relação a não fazer sol, o que quer que você venha a fazer com a criança, ela não poderá lhe taxar de mentiroso nesse caso. Tabela-verdade da condicional: p q p → q V V V V F F F V V F F V Bicondicional Chamamos de bicondicional de duas proposições p e q a proposição p ↔ q. A proposição bicondicional será verda- deira somente quando as duas proposições componentes tiverem o mesmo valor lógico, ou seja, ambas são verda- deiras ou ambas são falsas. Resumindo: a proposição bicondicional será verdadeira quando ambas as proposições forem falsas ou ambas fo- rem verdadeiras. 27Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... Simbolicamente: p ↔ q. Linguagem corrente: "p se e somente se q", "p equivale a q", "p é uma condição necessária e suficiente para q". p ↔ q: Iremos à praia se e somente se fizer sol. Note que o bicondicional pode ser considerado como o “se... en- tão...” na ida e na volta. Pensar na bicondicional p ↔ q, significa pensar em duas con- dicionais que ocorrem simultaneamente, a ida e a volta: p → q e q → p p → q: Se fizer sol, então iremos à praia. q → p: Se formos à praia, então fez sol. Tabela-verdade da bicondicional: p q p ↔ q V V V V F F F V F F F V Exercícios resolvidos 1. Determinar o valor lógico da proposição: “O Brasil foi descoberto em 1900 ou por Pedro Álvares Cabral.” Resolução: Consideremos como p: “O Brasil foi descoberto em 1900” e q: “O Brasil foi descoberto por Pedro Álvares Cabral”. Note que o valor lógico da proposição p é falso e o da proposição q é verdadeiro. Como temos um “ou”, para que este seja ver- dadeiro basta que uma das proposições o seja, que é o caso. 28 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica 2. Dadas as proposições p: “O jovem discípulo aprende rápido” e q: “O mestre possui muito conhecimento”, tra- duza para a linguagem corrente as proposições: a) ~p ˄ q. b) p ˄ ~q. c) p ˅ ~q. d) ~p → q. e) p ˄ ~q → p. Resolução: a) ~p ˄ q: O jovem discípulo não aprende rápido e o mestre possui muito conhecimento. b) p ˄ ~q: O jovem discípulo aprende rápido e o mestre não possui muito conhecimento.c) p ˅ ~q : O jovem discípulo aprende rápido ou o mestre não possui muito conhecimento. d) ~p → q: Se o jovem discípulo não aprende rápido, então o mestre possui muito conhecimento. e) p ˄ ~q → p: Se o jovem discípulo aprende rápido ou o mestre não possui muito conhecimento, então o jovem dis- cípulo aprende rápido. 3. Determinar V(p), ou seja, o valor lógico da proposição simples p, considerando: a) V(q) = F e V (p ˄ q) = F. Resolução: Para que o valor do “e” seja falso, basta que uma das pro- posições seja falsa. Dessa forma, como o valor de q já é falso, o valor de p pode ser falso ou verdadeiro. 29Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... b) V(q) = V e V (p ˄ q) = F. Resolução: Para que o valor do “e” seja falso, basta que uma das pro- posições seja falsa. Como o valor de q é verdadeiro, neces- sariamente precisamos que p seja falso. c) V(q) = F e V (p ˅ q) = F. Resolução: Para que o valor do “ou” seja falso, ambas as proposições precisam ser falsas. Dessa forma, p precisa ser falsa tam- bém. d) V(q) = V e V (p ˅ q) = F. Resolução: Para que o valor do “ou” seja falso, ambas as proposições precisam ser falsas. Não há como essas condições serem aceitas. e) V(q) = F e V (p → q) = F. Resolução: A condicional será falsa somente quando o antecedente for verdadeiro e o consequente for falso. Isso significa que te- mos V(p) = V e V(q) = F. 30 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica f) V(q) = V e V (p → q) = F Resolução: A condicional será falsa somente quando o antecedente for verdadeiro e o consequente for falso. Isso significa que temos V(p) = V e V(q) = F. Como o problema exige que V(q) = V, não há como essas condições serem satisfeitas simultaneamente. g) V(q) = F e V (p ˄ q) = V Resolução: Para que o valor do “e” seja verdadeiro, necessariamente ambas as proposições precisam ser verdadeiras. Como o valor lógico de q já é falso, não há como as duas condições serem satisfeitas de forma simultânea. h) V(q) = V e V (p ˄ q) = V Resolução: Para que o valor do “e” seja verdadeiro, necessariamente ambas as proposições precisam ser verdadeiras. Já temos o valor de q verdadeiro; assim, o valor de p será verdadeiro também. i) V(q) = F e V (p ˅ q) = V Resolução: Para que o valor do “ou” seja falso, ambas as proposições precisam ser falsas. Assim, como o valor de q já é falso, temos que o valor de p também é falso. 31Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... j) V(q) = V e V (p ˅ q) = V Resolução: Para que o valor do “ou” seja verdadeiro, pelo menos uma das proposições precisa ser verdadeira. Note que o valor de q já é verdadeiro, de forma que o valor de p pode ser tanto verdadeiro quanto falso. k) V(q) = F e V (p → q) = V Resolução: Observe que precisamos ter ao mesmo tempo a condicio- nal verdadeira e o consequente falso. Poderíamos ter, pelo fato de a condicional ser verdadeira, V → V, F → F ou, ain- da, F → V. Como o V(q) = F, ou seja, o consequente é falso, temos somente a alternativa F → F. Assim, V(p) = F. 4. Construa a tabela-verdade das proposições a) ~p ˄ ~q p q ~q ~p ~p ˄ ~q V V F F F V F V F F F V F V F F F V V V b) p → ~q p q ~q p → ~q V V F F V F V V F V F V 32 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica p q ~q p → ~q F F V V c) (p ˅ ~q) → (~p ˄ q) p q ~q ~p p ˅ ~q (p ˅ ~q) → ~p V V F F V F V F V F V F F V F V F V F F V V V V 5. Considere a frase em linguagem corrente “Se você viajar amanhã, então não iremos ao clube ou não almo- çaremos juntos”. Transforme-a em linguagem lógica e construa a sua tabela-verdade, para que se identifique quando essa frase será verdadeira e quando será falsa. Resolução: Consideremos as ideias básicas das proposições simples do nosso problema: p: Viajar hoje. q: Ir ao clube. r: Almoçar juntos. Assim, a frase dada em linguagem lógica ficará: p → (~q ˅ ~r). Repare que primeiramente precisamos compor as proposi- ções simples em colunas e determinar o valor lógico de cada uma delas. Para não haver dúvidas, é importante que se faça isso passo a passo. Compomos, então, sete colunas, pois precisamos determinar o valor lógico de ~q, ~r. ~q ˅ ~r e, finalmente, p → (~q ˅ ~r). 33Proposições e conectivos lógicos ...................................................................................................................................................................................................................... Repare que a quarta coluna é a negação da segunda ( q e ~q), enquanto que a quinta é a negação da terceira. Na sexta coluna, estamos utilizando o conectivo “e” entre as colunas quatro e cinco. Lembramos que o “e” é verdadeiro quando pelo menos uma das afirmativas (proposições) for verdadeira. A sétima coluna é a final e representa a nossa frase, resultado da condicional e das colunas um e seis. A condicional será falsa somente quando o antecedente for verdadeiro e o consequente for falso. Do contrário, será verdadeira. 1a coluna 2a coluna 3a coluna 4a coluna 5a coluna 6a coluna 7 a coluna p q r ~q ~r ~q ˅ ~r p → (~q ˅ ~r) V V V F F F F V V F F V V V V F V V F V V F V V F F F V V F F V V V V F V F F V V V F F V V F V V F F F V V V V Então, pela tabela-verdade, podemos perceber que ela será falsa somente quando p, q e r forem verdadeiras. 34 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica ANÁLISE LÓGICA POR MEIO DE TABELA- VERDADE Com o auxílio da tabela-verdade, podemos identificar quan- do uma proposição, uma frase é sempre verdadeira, sem- pre falsa ou por vezes verdadeira e por vezes falsa. Para isso, precisamos definir cada uma dessas situações em ter- mos lógicos. Tautologias Pense na frase: “Vou ao cinema ou não vou ao cinema”. Essa frase é sempre verdadeira ou sempre falsa? Dizemos que uma proposição composta é tautológica quan- do na última coluna da sua tabela-verdade aparece somen- te o valor lógico verdade (V), ou, ainda, toda proposição composta P (p, q, r, s...) cujo valor lógico é sempre verda- de, quaisquer que sejam os valores lógicos das proposições simples componentes (p, q, r, s...). Isso é tautologia. De forma simples, podemos dizer que tautologia é toda proposição cujo valor lógico é V, quaisquer que sejam os valores lógicos das proposições que a compõem. Voltando à frase: “Vou ao cinema ou não vou ao cinema”, esta será sempre verdadeira. Observe que essa frase pode ser representada de forma lógica como a proposição com- posta p ˅ ~p, cuja tabela-verdade é: 35Análise lógica por meio de tabela-verdade ...................................................................................................................................................................................................................... p ~q p ˅ ~p V F V F V V Na última coluna da proposição composta p ˅ ~p observa- mos que só aparece a letra V, ou seja, quaisquer que sejam os valores lógicos das proposições componentes, no caso,p e ~p, o valor lógico da proposição composta será sempre verdadeiro, o que configura ser a frase uma tautologia. Dessa forma, quando afirmamos que uma proposição ou é verdadeira ou é falsa, estamos lidando com uma afirmação que é sempre verdadeira, afirmação esta conhecida como Princípio do Terceiro Excluído, como vimos anteriormente. Além de observar um outro princípio básico da lógica, o Princípio da Não Contradição, que nos diz que uma pro- posição não pode ser verdadeira e falsa ao mesmo tempo. ~(p ˄ ~p) Contradições Pense na frase: “Sou carioca e não sou carioca." Essa frase é sempre verdadeira ou sempre falsa? Dizemos que uma proposição composta é uma contradi- ção quando na última coluna de sua tabela-verdade apa- rece somente o valor lógico falso (F), ou ainda, toda pro- posição composta P (p, q, r, s...) cujo valor lógico é sempre falso, quaisquer que sejam os valores lógicos das proposi- ções simples componentes (p, q, r, s...). Isso é contradição. 36 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica De forma simples, podemos dizer que contradição é toda pro- posição cujo valor lógico é sempre falso (F), quaisquer que sejam os valores lógicos das proposições que a compõem. Voltando à frase: “Sou carioca e não sou carioca." Certamen- te essa frase seria considerada uma contradição, já que não há como uma pessoa, ao mesmo tempo, ser e não ser cario- ca. Essa frase pode ser representada de forma lógica como a proposição composta p ˄ ~p, cuja tabela-verdade é: p ~p p ˄ ~p V F V F V F Na última coluna da proposição composta p ˄ ~p observa- mos que só aparece a letra F, ou seja, quaisquer que sejam os valores lógicos das proposições componentes, no caso p e ~p, o valor lógico da proposição composta será sempre falso, o que configura ser a frase uma contingência. Observação: como uma tautologia é sempre verdadeira (V), a negação da tautologia é sempre falsa (F), ou seja, é uma contradição, e vice-versa. Contingências Pense na frase: “Se vou ao cinema, então o sol aparecerá.” Essa frase é sempre verdadeira ou sempre falsa? Dizemos que uma proposição composta é uma contingên- cia quando na última coluna de sua tabela-verdade figu- ram as letras V e F cada uma pelo menos uma vez, ou, ainda, contingência é toda proposição composta que não é tautologia nem é contradição. 37Análise lógica por meio de tabela-verdade ...................................................................................................................................................................................................................... Voltando à frase: “Se vou ao cinema, então o sol aparecerá.” Não há como afirmarmos que essa frase seja sempre verda- deira ou sempre falsa. Ela pode ser representada de forma lógica como a proposição composta p → q, cuja tabela-ver- dade é: p q p → q V V V V F F F V V F F V Exercícios resolvidos 1. Construindo a tabela-verdade de cada uma das proposi- ções compostas abaixo, determine se elas são tautologias, contradições ou contingências. a) Se a empresa teve lucro e não teve lucro, então a empresa teve lucro ou foi à falência. A princípio precisamos escrever a frase, dada em linguagem corrente, em linguagem lógica. Ficamos com: (p ˄ ~p) → (p ˅ q) p q ~p p ˄ ~p p ˅ q (p ˄ ~p) → (p ˅ q) V V F F V V V F F F V V F V V F V V F F V F F V 38 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica Observe que na quarta coluna (p ˄ ~p) temos uma pro- posição composta nossa conhecida: uma contradição. Esta será o antecedente da implicação (p ˄ ~p) → (p ˅ q) que de- sejamos considerar. Assim, como o antecedente é sempre falso, teremos o valor lógico da implicação sempre verda- deiro, o que configura a existência de uma tautologia. b) Não é o caso que o PIB cresceu e não cresceu. A princípio, precisamos escrever a frase, dada em lingua- gem corrente, em linguagem lógica. Ficamos com: ~(p ˄ ~p). p ~q p ˄ ~q ~(p ˄ ~p) V F F V F V F V Lembramos que o “e” será verdadeiro somente quando as duas proposições componentes o forem (terceira colu- na). Temos na terceira coluna uma contradição conhecida p ˄ ~p. Na quarta coluna, negamos a contradição e obte- mos, portanto, uma tautologia. c) O dólar subiu e, se a bolsa cair, então o dólar não subirá. A princípio, precisamos escrever a frase, dada em lingua- gem corrente, em linguagem lógica. Ficamos com p ˄ (q → ~p) 39Análise lógica por meio de tabela-verdade ...................................................................................................................................................................................................................... p q ~p q → ~p p ˄ (q → ~p) V V F F F V F F V V F V V V F F F V V F Observe que, na quarta coluna, a condicional só será falsa quando, partindo de uma proposição verdadeira, chega- mos a uma proposição falsa. Além disso, convém observar que o “e” (quinta coluna) será verdadeiro quando ambas as proposições o forem. Na última coluna aparecem os valores lógicos V e F, por- tanto, a proposição composta é dita contingência. Neste capítulo, você estudou os fundamentos da Lógica Matemática. Percebemos que, quando precisamos resolver um proble- ma ou tomar uma decisão, é necessário desenvolver a ca- pacidade de estruturação e organização do pensamento. O estudo do Raciocínio Lógico auxilia no desenvolvimento da capacidade crítica e do senso argumentativo. Além disso, aprendemos que a Lógica Matemática es- tuda e aprimora o raciocínio, desenvolvendo uma se- quência de pensamentos que permitem reconhecer contra- dições, eliminando a probabilidade de ocorrência de erros. Ainda neste capítulo, lidamos com ferramentas básicas para compreensão das linguagens coloquial, formal e de máquina, determinando valores lógicos de proposições 40 ...................................................................................................................................................................................................................... Fundamentos da Lógica compostas com o auxílio das operações lógicas fundamen- tais e da tabela-verdade, interpretando se é de uma Tauto- logia, uma Contradição ou uma Contingência. Sugestão de vídeo motivacional: Ser ou não ser - Aristóteles e a Lógica. Disponível em: <https://www.youtube.com/playlist?lis- t=PL20E9CA0B90F3DF6E>. Acesso em: 15 jul. 2010. 41 ...................................................................................................................................................................................................................... REFERÊNCIAS ALENCAR FILHO, Edgard de. Iniciação à lógica matemáti- ca. 18. ed. São Paulo: Nobel, 2002. CHAUÍ, Marilena. Introdução à história da filosofia: dos pré-socráticos a Aristóteles. v. 1. São Paulo: Brasiliense, 1994. IEZZI, Gelson; MURAKAMI, Carlos. Fundamentos de ma- temática elementar: conjuntos e funções. v. 1. 8. ed. São Paulo: Atual, 2009. (Coleção). MACHADO, Nílson José. Lógica? É lógico! São Paulo: Sci- pione, 2000. ROSEN, Keneth H. Matemática discreta e suas aplicações. 6. ed. São Paulo: McGraw-Hill, 2009. SULLIVAN, Michael. Matemática finita: uma abordagem aplicada. 11. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2013. Disponível em: <http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/>. Acesso em: 8 nov. 2010. ...................................................................................................................................................................................................................... 4243Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... CAPÍTULO 2 ESTRUTURAS LÓGICAS Este capítulo trata das estruturas lógicas. A princípio es- tudaremos as implicações e a equivalência lógicas, identi- ficando quando duas proposições compostas são equiva- lentes ou quando uma implica logicamente a outra. Com o auxílio da noção de equivalência lógica, trataremos da negação de proposições e, a seguir, utilizaremos o artifício dos diagramas lógicos para resolver problemas, inclusive com proposições que envolvem quantificadores. Final- mente, estudaremos a lógica de argumentação. A ideia é analisar e concluir uma estrutura lógica como válida ou inválida. 44 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas EQUIVALÊNCIA LÓGICA E NEGAÇÃO DE PROPOSIÇÕES Implicações lógicas Dizemos que uma proposição P implica logicamente uma proposição Q se Q é verdadeira todas as vezes que P é verdadeira, ou, ainda, necessariamente, quando P for ver- dadeira, temos que Q é verdadeira também. Não é neces- sário observar o que ocorre quando P for falso. Podemos utilizar a expressão “implica logicamente” ou simples- mente “implica”. Notação: P ⇒ Q. Propriedades da implicação lógica Propriedade reflexiva: P ⇒ P. Essa propriedade é válida, observe a tabela-verdade abaixo. Quando a primeira proposição composta P é verdadeira, te- mos que a segunda proposição composta também é. Assim, podemos dizer que P implica P. P P V V F F Propriedade transitiva: se P ⇒ Q e Q ⇒ R, então P ⇒ R. 45Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... Como temos que P ⇒ Q, sabemos, pela definição de impli- cação lógica, que sempre que P for verdadeira, Q também o será. Temos também que Q ⇒ R, ou seja, sempre que Q for ver- dadeira, temos que R o será. Dessa forma, sempre que P for verdadeira, Q será e R também. Assim, P ⇒ R. 1) Considere a frase: "Os bancos funcionaram e o dólar caiu on- tem implicam que os bancos funcionaram ou o dólar caiu ontem." A partir do fato "Os bancos funcionaram e o dólar caiu ontem" podemos concluir que os bancos funcionaram ou o dólar caiu ontem? O que precisamos verificar é se p ˄ q implica logicamente p ˅ q. Simbolicamente: p ˄ q ⇒ p ˅ q. p q p ˄ q p ˅ q V V V V V F F V F V F V F F F F Observe que, sempre que p ˄ q é verdadeiro, p ˅ q também será. Dessa forma, temos que p ˄ q implica logicamente p ˅ q, ou, ainda, p ˄ q ⇒ p ˅ q. 46 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Tautologias e implicação lógica Estabeleceremos uma relação entre o conceito de implica- ção lógica e as tautologias e condicionais por meio de um teorema. Teorema: a proposição p implica logicamente a proposi- ção q, ou seja, p ⇒ q se e somente se a condicional p → q é tautológica. Note que, para uma condicional ser falsa, teríamos que partir de uma proposição verdadeira e chegar em uma proposição falsa. Dessa forma, nosso problema residi- ria aí. Por esse motivo, quando precisamos mostrar que p ⇒ q, sob à luz do teorema, e tentando identificar uma ligação entre este e a definição, é coerente verificar qual o comportamento da proposição q quando p é verdadeira. Considerando as proposições compostas P: (p → p ˄ q) e Q: (p ˄ q). Podemos afirmar que Q ⇒ P ou P ⇒ Q? p q p ˄ q p → p ˄ q V V V V V F F F F V F V F F F V Pensando em termos de Q ⇒ P: p q Q: p ˄ q P: p → p ˄ q V V V V V F F F F V F V F F F V 47Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... De fato, podemos dizer que Q ⇒ P, pois sempre que Q é verda- deira, temos que P também é. Pensando em termos de P ⇒ Q: p q Q: p ˄ q P: p → p ˄ q V V V V V F F F F V F V F F F V Observamos que não se pode dizer que P ⇒ Q, já que nas duas últimas linhas temos P verdadeira e Q falsa. Regras de inferência De acordo com o Dicionário Michaelis, obtemos o signifi- cado do verbo inferir e do seu substantivo derivado infe- rência: inferir in.fe.rir (latim inferre) vtd Deduzir por meio de raciocínio, tirar por conclusão ou consequência: pela letra inferiu logo quem lhe escrevera. Infira-o o leitor da seguinte história. Conju- ga-se como aderir. inferência in.fe.rên.cia sf (inferir+ência) 1 Ato ou efeito de inferir. 2 Consequên- cia, dedução, ilação, indução. Podemos dizer que Regras de Inferência são aquelas re- gras, princípios ou normas que podemos ter como con- 48 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas sequência, conclusão, diante de determinadas condições. Vejamos algumas Regras de Inferência mais utilizadas: 1. Regra da adição: p ⇒ p ˅ q Exemplo: O BNDES aumentou a taxa de juros. Isso implica que o BNDES aumentou a taxa de juros ou reduziu o financiamento. 2. Regra da simplificação: p ˄ q ⇒ p Exemplo: O BNDES aumentou a taxa de juros ou re- duziu o financiamento. Isso implica que o BNDES au- mentou a taxa de juros. 3. Modus ponens: p ˄ (p > q) ⇒ q Exemplo: Se o BNDES aumentar a taxa de juros, en- tão haverá redução dos financiamentos. É fato que o BNDES aumentou a taxa de juros. Isso implica que haverá redução dos financiamentos. 4. Modus tollens: ~q ˄ (p > q) ⇒ ~p Exemplo: Se o BNDES aumentar a taxa de juros, en- tão haverá redução dos financiamentos. É fato que não houve redução dos financiamentos. Isso implica que o BNDES não aumentou a taxa de juros. 5. Silogismo hipotético: (p → q) ˄ (q → r) ⇒ (p → r) Exemplo: Se o BNDES aumentar a taxa de juros, en- tão haverá redução dos financiamentos e, se houver redução dos financiamentos, então o banco partici- pará de poucos projetos. Isso implica que, se o BN- DES aumentar a taxa de juros, então o banco partici- pará de poucos projetos. 49Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... 6. Silogismo disjuntivo: (p ˅ q) ˄ ~p ⇒ q Exemplo: O BNDES aumentará a taxa de juros ou re- duzirá os financiamentos. É fato que o BNDES não aumentou a taxa de juros. Isso implica que o BNDES reduzirá os financiamentos. As provas das Regras de Inferência Provaremos cada uma das Regras de Inferência de duas formas: pela definição e utilizando o teorema. Adição: p ⇒ p ˅ q Pela definição: sempre que p é verdadeira, temos que p ˅ q também é. p q p ˅ q V V V V F V F V V F F F Pelo teorema: precisamos provar que a condicional p > p ˅ q é uma tautologia. p q p ˅ q p → p ˅ q V V V V V F V V F V V V F F F V 50 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Simplificação: p ˄ q ⇒ p Peladefinição: sempre que p ˄ q é verdadeira, temos que p também é. p q p ˄ q V V V V F F F V F F F F Pelo teorema: precisamos provar que a condicional p ˄ q → p é uma tautologia. p q p ˄ q p ˄ p → q V V V V V F F V F V F V F F F V Modus ponens: p ˄ (p > q) ⇒ q Pela definição: sempre que p ˄ (p → q) é verdadeira, temos que q também é. p q p → q p ˄ (p → q) V V V V V F F F F V V F F F V F 51Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... Pelo teorema: precisamos provar que a condicional p ˄ (p → q) → q é uma tautologia. p ~q p ˄ ~q ~(p ˄ ~p) p ˄ (p → q) → q V V V V V V F F F V F V V F V F F V F V Modus tollens: ~q ˄ (p → q) ⇒ ~p Pela definição: Sempre que ~q ˄ (p → q) é verdadeira, te- mos que ~p também é. p q ~q p → q ~q ˄ (p → q) ~p V V F V F F V F V F F F F V F V F V F F V V V V Pelo teorema: precisamos provar que a condicional ~q ˄ (p → q) → ~p é uma tautologia. p q ~q p → q ~q ˄ (p → q) ~p ~q ˄ (p → q) → ~p V V F V F F V V F V F F F V F V F V F V V F F V V V V V 52 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Silogismo hipotético: (p → q) ˄ (q → r) ⇒ (p → r) Pela definição: sempre que (p → q) ˄ (q → r) é verdadeira, temos que (p → r) também é. p ~q p ˄ ~q ~(p ˄ ~p) V F F V F V F V Pelo teorema: precisamos provar que a condicional (p → q) ˄ (q → r) > (p → r) é uma tautologia. Consideremos P: (p → q) ˄ (q → r) e Q: (p → r). p q r p → q q → r (p → q) ˄ (q → r) p → r P → Q V V V V V V V V V F F F V F F V F V F V F F V V V V F V F F F V V V F V F F F V V F V F V F V V V V F V F F F V F F F V V V V V Silogismo disjuntivo: (p ˅ q) ˄ ~p ⇒ q Pela definição: sempre que (p ˅ q) ˄ ~p é verdadeira, temos que q também é. Pelo teorema: precisamos provar que a condicional (p ˅ q) ˄ ~p → q é uma tautologia. p ~q p ˄ ~q ~(p ˄ ~p) V F F V F V F V 53Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... Equivalência lógica Dizemos que uma proposição P(p, q, r...) é logicamente equivalente ou simplesmente equivalente a uma proposi- ção Q (p, q, r...), se as tabelas-verdade de ambas as propo- sições forem iguais. Notação: P(p, q, r...) ⇔ Q(p, q, r...). Assim como fizemos com o conceito de implicação lógica e tautologias, podemos também relacionar as equivalências e as tautologias. As proposições P e Q são equivalentes se e somente se P ↔ Q é uma tautologia. Se as duas proposições forem ambas tautológicas ou am- bas contradições, então são equivalentes. Equivalências notáveis Comutativas p ˄ q ⇔ q ˄ p p ˅ q ⇔ q ˅ p p q p ˄ q q ˄ p V V V V V F F F F V F F F F F F 54 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas p q p ˅ q q ˅ p V V V V V F V V F V V V F F F F Associativas (p ˄ q) ˄ r ⇔ p ˄ (q ˄ r) (p ˅ q) ˅ r ⇔ p ˅ (q ˅ r) p q r p ˄ q (p ˄ q) ˄ r q ˄ r p ˄ (q ˄ r) V V V V V V V V V F V F F F V F V F F F F F V V F F V F V F F F F F F F F V F F F F F V F F F F F F F F F F F F p q r p ˅ q (p ˅ q) ˅ r q ˅ r p ˅ (q ˅ r) V V V V V V V V V F V V V V V F V V V V V F V V V V V V V F F V V F V F F V F V V V F V F V V V V F F F F F F F 55Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... Idempotentes p ˄ p ⇔ p p ˅ p ⇔ p p p ˄ q V V F F p p ˅ q V V F F Absorções p ˄ (p ˅ q) ⇔ p p ˅ (p ˄ q) ⇔ p p q p ˅ q p ˄ (p ˅ q) V V V V V F V V F V V F F F F F p q p ˄ q p ˅ (p ˄ q) V V V V V F F V F V F F F F F F 56 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Distributivas p ˄ (q ˅ r) ⇔ (p ˄ q) ˅ (p ˄ r) p ˅ (q ˄ r) ⇔ (p ˅ q) ˄ (p ˅ r) p q r q ˅ r p ˄ (q ˅ r) p ˄ q p ˄ r (p ˄ q) ˅ (p ˄ r) V V V V V V V V V V F V V V F V V F V V V F V V F V V V F F F F V F F F F F F F F F V V F F F F F V F V F F F F F F F F F F F F p q r q ˄ r p ˅ (q ˄ r) p ˅ q p ˅ r (p ˅ q) ˄ (p ˅ r) V V V V V V V V V V F F V V V V V F V F V V V V F V V V V V V V V F F F V V V V F F V F F F V F F V F F F V F F F F F F F F F F Leis de Morgan ~( p ˄ q) ⇔ ~p ˅ ~q ~( p ˅ q) ⇔ ~p ˄ ~q p q p ˅ q ~(p ˅ q) ~p ~q ~p ˄ ~q V V V F F F F V F V F F V F F V V F V F F F F F V V V V 57Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... p q p ˄ q ~(p ˄ q) ~p ~q ~p ˅ ~q V V V F F F F V F F V F V V F V F V V F V F F F V V V V Definições de Implicação p → q ⇔ ~p ˅ q p → q ⇔ ~(p ˄ ~q) p q p → q ~p ~p ˅ q V V V F V V F F F F F V V V V F F V V V p q p → q ~q p ˄ ~q ~(p ˄ ~q) V V V F F V V F F V V F F V V F F V F F V V F V Definições de Bicondicional p ↔ q ⇔ (p → q) ˄ (q → p) p ↔ q ⇔ (~p ˅ q) ˄ (~q ˅ p) p q p → q q → p (p → q) ˄ (q → p) p ↔ q V V V V V V V F F V F F F V V F F F F F V V V V 58 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas p q ~p ~p ˅ q ~q ~q ˅ p (~p ˅ q) ˄ (~q ˅ p) p → q V V F V F V V V V F F F V V F F F V V V F F F F F F V V V V V V Negação ~(~p) ⇔ p p ~p ~(~p) V F V V F V F V F F V F Contraposição p → q ⇔ ~q → ~p p q p → q ~q ~p ~q → ~p V V V F F V V F F V F F F V V F V V F F V V V V Exercício resolvido (CESGRANRIO/2009 - FUNASA – Agente Administrativo) Se Marcos levanta cedo, então Júlia não perde a hora. É possível sempre garantir que: a) Se Marcos não levanta cedo, então Júlia perde a hora. b) Se Marcos não levanta cedo, então Júlia não perde a hora. 59Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... c) Se Júlia perde a hora, então Marcos levantou cedo. d) Se Júlia perde a hora, então Marcos não levantou cedo. e) Se Júlia não perde a hora, então Marcos levantou cedo. Resolução: Utilizaremos a contraposição: p → q ⇔ ~q → ~p Se Júlia perde a hora, então Marcos não levanta cedo. Proposições associadas a uma condicional Considerando a condicional p → q, chamamos proposições associadas a p → q as três seguintes proposições condicio- nais: recíproca, contrária e contrapositiva, a saber: 1. Recíproca de p → q: q → p 2. Contrária de p → q: ~p → ~q 3. Contrapositiva de p → q: ~q → ~p Se considerarmos a frase: “Se o dólar cair, então viajaremos nas férias”, identificamos a condicional representativa da frase como sendo p → q, considerando p: “o dólar cair” e q: “viajaremos nas férias”. Podemos determinar, a partir daí, as condicionais associa- das e expressá-las sob a forma de frases. Condicional p → q Se odólar cair, então viajaremos nas férias. Recíproca q → p Se viajamos nas férias, então o dólar caiu. 60 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Contrária ~p → ~q Se o dólar não cair, então não viajaremos nas férias. Contrapositiva ~q → ~p Se não viajamos nas férias, então o dólar não caiu. Exercício resolvido Considere a frase: “Se o tempo ficar bom, então iremos à piscina” e sua condicional representativa p → q, com p: “tempo ficar bom” e q: “iremos à piscina”. Determine as condicionais associadas à condicional p → q (recíproca, contrária e contrapositiva) e expresse-as sob a forma de frases. Resolução: Condicional p → q Se o tempo ficar bom, en- tão iremos à piscina. Recíproca q → p Se fomos à piscina, en- tão o tempo ficou bom. Contrária ~p → ~q Se o tempo não ficar bom, então não iremos à piscina. Contrapositiva ~q → ~p Se não fomos à piscina, então o tempo não ficou bom. Das três proposições associadas à condicional, somente uma é equivalente à condicional dada. Podemos verificar isso construindo a tabela-verdade. 61Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... Condicional Contra-positiva Recí- proca Con- trária p q p → q ~q ~p ~q → ~p q → p ~p → ~q V V V F F V V V V F F V F F V V F V V F V V F F F F V V V V V V Assim, percebemos que a proposição equivalente à condi- cional é a contrapositiva. Nos exemplos dados, temos que: • "Se o dólar cair, então viajaremos nas férias" é equivalente a "Se não viajamos nas férias, então o dólar não caiu". • "Se o tempo ficar bom, então iremos à piscina" é equivalente a "Se não fomos à piscina, então o tempo não ficou bom". As negações • Negação do “e” (Leis de Morgan): ~(p ˄ q) ⇔ ~p ˅ ~q • Negação do “ou” (Leis de Morgan): ~(p ˅ q) ⇔ ~p ˄ ~q • Negação da condicional: p → q ⇔ p ˄ ~q • Negação do bicondicional: p ↔ q ⇔ (p ˄ ~q) ˄ (q ˄ ~p) 62 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Exercícios resolvidos 1. (ESAF-2009) A negação de: Milão é a capital da Itália ou Paris é a capital da Inglaterra é: a) Milão não é a capital da Itália. b) Milão não é a capital da Itália e Paris não é a capital da Inglaterra. c) Milão não é a capital da Itália ou Paris não é a capi- tal da Inglaterra. d) Paris não é a capital da Inglaterra. e) Milão é a capital da Itália e Paris não é a capital da Inglaterra. Resolução: Queremos negar um “ou”. Utilizaremos uma das leis de Morgan. ~(p ˅ q) ⇔ ~p ˄ ~q Milão não é a capital da Itália e Paris não é a capital da Inglaterra. 2. (ESAF-FISCAL DO TRABALHO) A negação da afirmação condicional “se estiver chovendo, eu levo o guarda-chuva” é: a) Se não estiver chovendo, eu levo o guarda-chuva. b) Não está chovendo e eu levo o guarda-chuva. c) Não está chovendo e eu não levo o guarda-chuva. d) Se estiver chovendo, eu não levo o guarda-chuva. e) Está chovendo e eu não levo o guarda-chuva. 63Equivalência lógica e negação de proposições ...................................................................................................................................................................................................................... Resolução: A negação da condicional é p → q ⇔ p ˄ ~q Está chovendo e eu não levo o guarda-chuva. 64 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas DIAGRAMA LÓGICO Sentenças abertas e conjunto verdade Chamamos uma sentença de sentença aberta em A uma expressão p(x) de tal forma que p(a) é falsa ou verdadeira para todo a∈A. Nesse caso, o conjunto A é dito conjunto universo, universo ou domínio. Em outras palavras, p(x) é uma sentença aberta em A se e somente se p(x) é uma proposição (e que, por ser uma proposição, podemos atribuir os valores V ou F), quando substituímos a variável x por qualquer elemento a do con- junto A. A sentença x - 7 = 3 é aberta na variável x. Se substituímos a variável x pelo valor 10, por exemplo, essa sentença (10 - 7 = 3) se torna verdadeira, enquanto que, se substituirmos a variável x por 0 (0 - 7 ≠ 3), a sentença se torna falsa. Ao conjunto de todos os elementos a∈A, de tal forma que p(a) é uma proposição verdadeira, chamamos de conjunto verdade de uma sentença aberta p(x) em um conjunto A. Notação do conjunto verdade: V p ={x/x ∈ A ˄ p(x)}. Considere a proposição aberta p(x) : 2x > 6 no conjunto univer- so dos naturais. 65Diagrama lógico ...................................................................................................................................................................................................................... Todos os elementos que satisfazem a essa proposição serão os elementos naturais que satisfazem a inequação 2x > 6: 2x > 6 x > 3 {4, 5, 6, 7…} Observamos que podemos construir proposições, ou seja, criar sentenças as quais podemos determinar seu valor lógico verdadeiro ou falso a partir de uma dada sentença aberta P, atribuindo-se valores às variáveis livres de P. Essa não é a única forma de se transformar sentenças abertas em proposições. Podemos utilizar os quantificadores. Estes são capazes de fornecer informações a respeito da “quanti- dade” de elementos, quantificando as variáveis livres. Quantificador universal Quando todos os elementos do conjunto universo A sa- tisfizerem a p(x), dizemos que, para todo elemento x de A, p(x) é verdadeira. Uma outra maneira de dizermos isso é: qualquer que seja o elemento x pertencente a A, p(x) é verdadeira. Simbologia do quantificador universal: ∀ Utilizamos, assim, o quantificador universal quando que- remos nos referir a todos os elementos de um conjunto. Notações: (∀x ∈ A) p(x), ∀x, p(x). Considere o conjunto universo A={2, 4, 6, 8} e a propriedade p(x) = x é par. 66 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Observe que, se utilizarmos o quantificador universal ∀, temos (∀x∈A)(x é par), transformando a sentença aberta x é par em uma sentença fechada, uma proposição, a qual podemos atri- buir o seu valor lógico. No caso, essa proposição é verdadeira. O quantificador universal ∀ efetiva uma operação lógica que transforma a sentença aberta p(x), que não possui valor ló- gico (a menos que se atribua um valor à variável x) em uma proposição, e esta pode assumir valor verdadeiro ou falso. Quantificador existencial Quando o conjunto verdade não é vazio, então um elemen- to, pelo menos, do conjunto A satisfaz a sentença aberta p(x). Nesse caso, podemos afirmar que existe pelo menos um x∈A tal que p(x) é verdadeira ou, para algum x∈A, p(x) é verdadeira, ou, ainda, existe x∈A tal que p(x). Simbologia do quantificador existencial: ∃ Notamos, assim, que o quantificador existencial faz refe- rência a pelo menos um elemento pertencente ao conjunto. Notações: (∃x ∈ A) p(x), ∃x, p(x) Considere o conjunto universo A={2, 3, 4, 5, 6, 7, 8} e a proprie- dade p(x) = x é par. Observe que, se utilizarmos o quantificador universal ∃, temos (∃x ∈ A)(x é par), transformando a sentença aberta x é par em uma sentença fechada, uma proposição,a qual podemos atri- buir o seu valor lógico. No caso, essa proposição é verdadeira. Na verdade, existem quatro elementos que satisfazem a pro- priedade de ser par. 67Diagrama lógico ...................................................................................................................................................................................................................... O quantificador universal ∃ efetiva uma operação lógica que transforma a sentença aberta p(x), que não possui valor ló- gico (a menos que se atribua um valor à variável x) em uma proposição, e esta pode assumir valor verdadeiro ou falso. Quantificador de existência e unicidade Quando temos o caso de que existe um e um só tal que p(x), temos o quantificador de existência e unicidade. Notação: (∃!x ∈ A) p(x) Considere o conjunto universo A={3, 5, 6, 7} e a proprieda- de p(x) = x é par. Observe que, se utilizarmos o quantificador de existência e unicidade ∃!, temos (∃!x ∈ A) (x é par), transformando a sen- tença aberta x é par em uma sentença fechada, uma propo- sição, a qual podemos atribuir o seu valor lógico. No caso, essa proposição é verdadeira. Na verdade, existe somente um elemento que satisfaz a propriedade de ser par: o seis. Negação de quantificadores Observe a frase em linguagem corrente: “Todas as opera- doras cortarão a internet móvel ao final da franquia.” Se quiséssemos negar essa frase, ficaríamos com “Nem to- das as operadoras cortarão a internet móvel ao final da franquia”, ou, ainda, “Existem operadoras que não corta- rão a internet móvel ao final da franquia”. Pensando em termos de estrutura, essa frase possui um quantificador universal (∀). Transformando-a em lingua- gem lógica, podemos escrever ∀x, p(x). 68 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas A negação, em termos lógicos, fica, então: ∃x(~p(x)). Negação de proposição com quantificador universal: ~(∀x, p(x)) ⇔ ∃x(~p(x)) Negação de proposição com quantificador existencial: ~(∃x, p(x)) ⇔ ∀x(~p(x)) Exercício resolvido 1. (CESGRANRIO-TJ-RO-2008) A negação de “Nenhum rondoniense é casado” é: a) Há pelo menos um rondoniense casado. b) Alguns casados são rondonienses. c) Todos os rondonienses são casados. d) Todos os casados são rondonienses. e) Todos os rondonienses são solteiros. Resolução: A frase “Nenhum rondoniense é casado” pode ser escrita também como “Não existe rondoniense que seja casado”. Transformando a frase, dada em linguagem corrente, em linguagem lógica, temos: ~∃x,p(x) Negando, temos que ~(~∃x, p(x) que equivale a ∃x, p(x). Portanto, existe pelo menos um rondoniense que é casado. 69Diagrama lógico ...................................................................................................................................................................................................................... Diagramas lógicos Um diagrama lógico é uma representação gráfica, um es- quema, que procura representar a(s) relação(ões) que exis- te(m) entre as partes componentes de uma proposição. Ao utilizar um diagrama lógico para representar uma es- trutura lógica, sombrearemos somente as regiões nas quais o resultado da tabela-verdade da estrutura representada for verdadeiro. Chamamos de Universo de Discurso (U) o conjunto de tudo o que admitimos como possível em um determinado con- texto e o representamos pela região interna de um retân- gulo, análogo ao que se faz em Teoria de Conjuntos, com o Conjunto Universo. Qualquer proposição possível (A) será um subconjunto do universo de discurso e será indicada por uma região deli- mitada dentro do universo de discurso. U A 70 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Diremos que uma proposição será verdadeira em qualquer ponto dentro de sua região e será falsa em todos os demais pontos do universo de discurso. Com um conjunto A: U A é falsa A é verdadeira A Com os conjuntos A e B: U A verdadeira e B falsa A e B falsas A e B verda- deiras B verdadeira e A falsa A B 71Diagrama lógico ...................................................................................................................................................................................................................... Diagramas das operações lógicas Negação (não) A região da negação de A será o conjunto complementar de A: Ᾱ. U A Ā Conjunção (e) A região da conjunção A ˄ B será a interseção do conjunto A com o conjunto B: A ∩ B. U A B 72 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas Disjunção (ou) A região da disjunção A ˅ B será a união do conjunto A com o conjunto B: A ∪ B. U A B Condicional (se... então) A região da condicional A → B só não será verdadeira quan- do a região de A for verdadeira e a de B for falsa. U A B Se A estiver contido em B, não teremos região sombreada, pois não há como a região de A ser verdadeira e a de B ser falsa. 73Diagrama lógico ...................................................................................................................................................................................................................... U A B Diagramas lógicos envolvendo quantificadores Utilizamos os diagramas como representação gráfica de proposições relacionadas a questões que envolvem os ter- mos “todo”, “algum” e “nenhum”. Utilizaremos os diagramas de Venn-Euler para resolver al- guns problemas. Vamos diagramar alguns problemas que envolvem os quantificadores. Problemas do tipo: • Todo A é B: o conjunto A é um subconjunto do B, ou seja, A está contido em B. A A = BB 74 ...................................................................................................................................................................................................................... Estruturas lógicas • Nenhum A é B: os conjuntos A e B não têm ele- mentos comuns, ou seja, a interseção é vazia. A B • Algum A é B: pelo menos um elemento de A é comum ao elemento de B, ou seja, há pelo menos um elemento na interseção. A B Exercícios resolvidos 1. Sabe-se que todo cavalo é um animal. Logo, é somente correto afirmar que: a) Todo animal é cavalo. b) Nem todo cavalo é animal. c) Nenhum animal é cavalo. d) Toda cabeça de animal é cabeça de cavalo. e) Toda cabeça de cavalo é cabeça de animal. 75Diagrama lógico ...................................................................................................................................................................................................................... Resolução: Podemos desenhar o diagrama da seguinte forma: Animal Cavalo Analisaremos, então, as alternativas dadas: a) Todo animal é cavalo. Pelo diagrama, observamos que há uma parte em que há animais que não são cavalos. Ou seja, nem todo animal é cavalo. Essa afirmativa é falsa. Animal Cavalo b) Nem todo cavalo é animal. Essa afirmativa é justamente a negativa da frase dada. Considerando a frase dada como verdadeira, essa alterna- tiva será falsa. c) Nenhum animal é cavalo. Pelo diagrama, percebemos que algum animal é cavalo, logo essa afirmativa não se pode afirmar. d) Toda cabeça de animal é cabeça de cavalo. 76 ......................................................................................................................................................................................................................
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