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FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO PROPOSICÕES MATEMATICAS Chamamos de proposição toda oração declarativa que pode ser classificada como verdadeira ou falsa. Sendo assim, uma proposição: Possui sujeito e predicado; Não é uma oração interrogativa ou exclamativa. Além disto, toda proposição satisfaz os seguintes princípios: Princípio da Não Contradição: Uma proposição não pode ser verdadeira e falsa ao mesmo tempo. Princípio do Terceiro Excluído: Uma proposição ou é verdadeira ou é falsa, não há uma terceira possibilidade. São exemplos de proposições: Pedro Álvares Cabral descobriu o Brasil. Onze é maior do que sete. (11 > 7) Buenos Aires é a capital do Brasil. E não são proposições: X elevado ao quadrado mais um. (x² + 1) O número Pi é um número irracional? O dobro de um número somado com dois é igual a doze (2x + 2 = 12) Na primeira temos que a sentença não possui um predicado, a segunda é uma oração interrogativa, e na terceira não temos como classificar a sentença como verdadeira ou falsa, pois depende do valor de x. A partir de uma proposição p podemos construir uma nova proposição, chamada de negação de p, denotada por ~p, cujo valor lógico é sempre o oposto da proposição original p. Exemplos de negação: p: Buenos Aires é a capital do Brasil. (Falso) ~p: Buenos Aires não é a capital do Brasil. (Verdadeiro) p: Cinco vezes sete é igual a trinta e cinco (7 x 5 = 35) (Verdadeiro) ~p: Cinco vezes sete é diferente de trinca e cinco (7 x 5 ≠ 35) (Falso) p: Sete é um número inteiro (7 ∈ Z). (Verdadeiro) FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO ~p: Sete não é um número inteiro (7 ∉ Z) (Falso) Conectivos são símbolos lógicos utilizados para gerar novas proposições a partir de uma proposição inicial. Conectivo de conjunção: ∧ (lê-se “e”) Exemplo: p: O número 7 é primo. q: O número 2 é par. p ∧ q: O número 7 é primo e o número 2 é par. p: 5 > 7 q: 5 ≠ 2 p ∧ q: 5 > 7 e 5 ≠ 2. Uma conjunção p ∧ q é verdadeira somente se p e q são ambas verdadeiras. Se pelo menos uma destas sentenças possuem o valor lógico como falso, então a conjunção é falsa. Com isto, a conjunção do primeiro exemplo é verdadeira, enquanto a do segundo exemplo, é falsa. Conectivo de disjunção: ∨ (lê-se “ou”) Exemplo: p: 2 é um número primo. q: 2 é um número composto. p ∨ q: 2 é um número primo ou um número composto. p: 10 é um número ímpar. q: 4 é um número primo. p ∨ q: 10 é um número ímpar ou 4 é um número primo. Uma disjunção p ∨ q só será falsa se ambas as proposições p e q forem falsas. Se pelo menos uma delas for verdadeira, então o valor lógico da disjunção FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO é verdadeiro. No exemplo anterior, temos que a primeira disjunção é verdadeira, enquanto a segunda disjunção é falsa. Existe outro modo de gerar novas proposições a partir de duas proposições iniciais, utilizando os símbolos lógicos condicionais. Condicional → (lê-se: “se p, então q”) Exemplo: p: Cinco é divisor de vinte (5|20) q: Vinte é divisor de 100 (20|100) p → q: Se cinco é divisor de vinte, então vinte é divisor de 100 (5|20 → 20|100) p: Um quadrado possui todos os lados com a mesma medida. q: Todo quadrilátero é um paralelogramo. p → q: Se um quadrado possui todos os lados com a mesma medida, então todo quadrilátero é um paralelogramo. A condicional p → q terá o valor lógico como sendo falso somente quando p é uma proposição verdadeira e q é uma proposição falsa. Do contrário, a condicional será verdadeira. No exemplo anterior, a primeira condicional é verdadeira, e a segunda, falsa. Condicional ↔ (lê-se: “p, se e somente se, q”) p: Cinco é divisor de vinte (5|20) q: Vinte é divisor de 100 (20|100) p ↔ q: Cinco é divisor de vinte, se e somente se, vinte é divisor de 100. (5|20 ↔ 20|100) p: Um quadrado possui todos os lados com a mesma medida. q: Todo quadrilátero é um paralelogramo. p ↔ q: Um quadrado possui todos os lados com a mesma medida, se e somente se, todo quadrilátero é um paralelogramo. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO A condicional p ↔ q será verdadeira se p e q tiverem o mesmo valor lógico, isto é, ou p e q são ambas verdadeiras, ou ambas falsas. Se p e q tiverem valores lógicos distintos, então a condicional será falsa. No exemplo anterior, a primeira condicional é verdadeira, enquanto a segunda é falsa. Podemos resumir as relações de valores lógicos na seguinte tabela: TAULOGIA E RELAÇÕES LÕGICAS Uma tautologia é uma proposição composta logicamente verdadeira, isto é, quando seu valor lógico é sempre verdadeiro. Exemplo: p∨ ~ (p ∧ q) Exemplo: p∨~(p ∧ q) Uma contradição é uma proposição composta logicamente falsa, isto é, é aquela que seu valor lógico é sempre falso. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Exemplo: q∧ ~ q Exemplo: (p ∧ q) ∧ ~(p ∨ q) Exemplo: (p ∨ ~ q) ↔ (~p ∧ q) Uma proposição p implica em uma proposição q se q é verdadeira todas as vezes que p é verdadeira, isto é, quando a condicional p → q é verdadeira. Neste caso, indicamos p ⇒ q. Toda proposição implica em uma tautologia e somente uma contradição implica em uma contradição. Exemplo: (p → q) ∧ p ⇒ q FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Dizemos que p é equivalente a q quando p e q tem os mesmos valores lógicos, isto é, quando a condicional p ↔ q é verdadeira. Neste caso, indicamos p ⇔ q. Se p e q são ambas tautologias ou ambas contradições, então p e q são equivalentes. Exemplo: p ⇔ ~ (~p) Exemplo: p → (p ∧ q) ⇔ p → q SENTENÇAS ABERTAS E QUANTIFICADORES Uma sentença aberta p(x) é aquela cujo valor lógico depende de uma variável x (ou mais de uma). Por exemplo: p(x): x + 1 = 7 Para x = 6 é verdadeira, mas para x = 5 é falsa. p(y): é um número natural e y > 2 Para y = 5 é verdadeira, mas para y = 1 é falsa. p(Q): é um polígono que possui um ângulo interno de 90º. Se Q é um triângulo retângulo, um quadrado... é verdadeira, mas se Q for um triângulo equilátero, então a sentença é falsa. p(x,y): x, y ∈ R e x > y Para (x, y) = (2, 1) é verdadeira, mas para (x, y) = (0, 5) é falsa. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO O conjunto-verdade Vₚ de uma sentença aberta p(x) é o conjunto de todos os elementos/valores/objetos a tais que p(a) é uma proposição verdadeira. Nos exemplos anteriores temos que os conjuntos-verdade são, respectivamente, Vₚ = {6}, Vₚ = {y ∈ N ; y > 2} = {3, 4, 5, 6...}, Vₚ = polígonos que possuem um ângulo interno reto , Vₚ = {(x, y) ∈ R²; x > y} Sendo A o conjunto de todos os possíveis valores/objetos da variável x da sentença aberta p(x), temos três possibilidades: Quando o quantificador existencial é escrito ∃! significa que além da existência, é garantida a unicidade, e lê-se “existe e é único” ou “existe apenas um”. (∃! y ∈ N) (x + 5 = 7) “Existe um único número natural x tal que x + 1 = 7.” Valor-lógico: Verdadeiro ∃! y ∈ R; y² + 1 < 0 “Existe um único número real y tal que y² + 1 < 0.” Valor-lógico: Falso ∃! y ∈ Z; 2z < z “Existe apenas um número inteiro z tal que o dobro de z é menor do que z." Valor-lógico: Falso Se p(x) é uma sentença aberta em A, então o quantificador ∃! a torna uma proposição (∃x! ∈ A) (p(x)). Se Vₚ = {a} a proposição é verdadeira; Se Vₚ ≠ {a} , a proposição é falsa. p(x) é verdadeira para todo x ∈ A. Neste caso Vₚ= A e p(x) é uma propriedade universal no conjunto A. p(x) é verdadeira somente para alguns x ∈ A. Neste caso Vₚ é um subconjunto próprio de A e p(x) é uma propriedade possível no conjunto A. p(x) é falsa para todo x ∈ A. Neste caso, Vₚ = Ø e p(x) é uma propriedade impossível no conjunto A. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Para atribuir um valor-lógico às sentenças abertas, usamos os quantificadores. O quantificador universal é indicado pelo símbolo e lê-se: “para todo”, ou “qualquer que seja”. Por exemplo: (∀x ∈ N) (x + 5 = 7) “Para todo número natural x, temos que x + 5 = 7.” Valor-lógico: Falso. ∀x ∈ R, y² + 1 > 0 “Para todo número real y, temos que y² + 1 > 0.” Valor-lógico: Verdadeiro. 2z > z, “O dobro de z é maior do que z, para todo número natural z.” Valor-lógico: Verdadeiro. Se p(x) é uma sentença aberta em A, então o quantificador a torna uma proposição (∀x ∈ A) (p(x)). Se Vₚ = A, a proposição é verdadeira; Se Vₚ ≠ A, a proposição é falsa. O quantificador existencial é indicado pelo símbolo ∃! e lê-se: “existe”, ou “existe pelo menos um”. (∃ x ∈ N) (x + 5 = 7) “Existe um número natural x tal que x + 1 = 7.” Valor-lógico: Verdadeiro. ∃ x ∈ N; y² + 1 < 0 “Existe um número real y tal que y² + 1 < 0.” Valor-lógico: Falso ∃ z ∈ Z; 2z < 2 “Existe um número inteiro z tal que o dobro de z é menor do que z” Valor-lógico: Falso Se p(x) é uma sentença aberta em A, então o quantificador ∃ a torna uma proposição (∃ x ∈ A) (p(x)). Se Vₚ = Ø, a proposição é verdadeira; Se Vₚ ≠ Ø, a proposição é falsa. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO NEGAÇÃO DE PROPOSIÇÕES LÓGICAS Sendo p, q proposições, a negação de uma conjugação é a dada por: ~(p ∧ q) ⇔ ~p ∨ ~q Exemplos: p: 2 é um número par. q: 2 é um número primo. (p ∧ q): 2 é um número par e 2 é um número primo. ~(p ∧ q): 2 não é um número par ou 2 não é um número primo. p: Usar roupa preta. q: Ir ao cinema. (p ∧ q): Usar roupa preta e ir ao cinema. ~(p ∧ q): Não usar roupa preta ou não ir ao cinema. Sendo p, q proposições, a negação de uma disjunção é dada por: ~(p ∨ q) ⇔ ~p ∧ ~q Exemplos: p: 2 é um número par. q: 2 é um número primo. (p ∧ q): 2 é um número par ou 2 é um número primo. ~(p ∧ q): 2 não é um número par e 2 não é um número primo. p: Usar roupa preta. q: Ir ao cinema. (p ∨ q): Usar roupa preta ou ir ao cinema. ~(p ∨ q): Não usar roupa preta e não ir ao cinema. Sendo p, q proposições, a negação de uma condicional simples é dada por: ~(p q) ⇔ p ∧ ~q FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Exemplos: p: 7 é um número racional. (7∈ Q) q: 7 é um número real. (7∈ R) (p → q): Se 7 é um número racional então 7 é um número real. (7∈ Q →7∈ R) ~(p → q): 7 é um número racional e 7 não é um número real. (7∈ Q e 7∉ R) p: Usar roupa preta. q: Ir ao cinema. (p → q): Se usar roupa preta então irá ao cinema. ~(p → q): Usar roupa preta e não ir ao cinema. Sendo p uma proposição, a negação do quantificador universal é dada por: ~(∀x)(p(x)) ⇔ (∃x)(~p(x)) Exemplos: p(x): fala alemão. (∀x)(p(x)): Toda pessoa fala alemão. ~(∀x)(p(x)): Existe pelo menos uma pessoa fala que alemão. p(x): x+7=1. (∀x∈ R)(p(x)): Para todo x ∈ R, x+7=1 ~(∀x)(p(x)): Existe pelo menos um x∈ R tal que x+7≠1. Sendo p uma proposição, a negação do quantificador existencial é dada por: ~(∃x)(p(x)) ⇔ (∀x)(~p(x)) Exemplos: p(x): x foi a Marte. (∃x)(p(x)): Existe uma pessoa que foi a Marte. ~(∃x)(p(x)): Todas as pessoas não foram a Marte. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO p(x): x+7=1. (∃x∈ R)(p(x)): Existe um x ∈ R tal que x+7=1. ~(∃x)(p(x)): Para todo x ∈ R, x+7≠1. Sendo p uma proposição, a negação do quantificador existencial com unicidade é dada por: ~(∃!L)(p(L)) ⇔ (∀L)(~p(L)) ∨ (∃L ₁,L₂)(p(L ₁) ∧ p(L₂)) Exemplos: p(L): O losango L é um quadrado. (∃!L∈ R)(p(L)): Existe um único losango L que é um quadrado. ~(∃!L)(p(L)): Para todo losango L temos que L não é um quadrado, ou existem pelo menos dois losangos L ₁ e L₂ que não são quadrados. POSTULADOS, TEOREMAS E CONJECTURAS Uma definição é um nome que damos para uma classe de objetos com características em comum, ou para abreviar a escrita de um objeto. Por exemplo: Chamamos de número primo os números naturais que são divisíveis por exatamente dois números: pelo 1 e por ele mesmo. Um número é composto quando ele não é um número primo. Um triângulo é uma figura plana formada por três segmentos de reta que se intersectam dois a dois em suas extremidades Observe que um mesmo objeto pode ser definido segundo duas regras diferentes, mas que são equivalentes para descrever o mesmo tipo de objeto: Um triângulo isósceles é um triângulo onde pelo menos dois de seus lados possuem a mesma medida. Um triângulo isósceles é um triângulo onde pelo menos dois de seus ângulos internos possuem a mesma medida. Em uma definição não estamos interessados em garantir que a família de objetos definida exista ou seja útil, apenas que a definição é clara e sem ambiguidades. Por exemplo, se B é o conjunto dos números primos e pares FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO maiores do que 10, como o único número primo e par é o número 2, o conjunto B não possui nenhum elemento, é um conjunto vazio. Postulados e axiomas são as regras iniciais de uma teoria, que não são provadas ou demonstradas. São consideradas “verdades absolutas”, e deles que derivam os primeiros teoremas e resultados demonstráveis. Axiomas são obrigatoriamente independentes entre si, um axioma não pode ser demonstrável a partir dos demais axiomas e postulados. Postulados não são obrigatoriamente independentes entre si, um postulado pode ser demonstrável a partir dos demais axiomas e postulados. Lemas, proposições, teoremas e corolários são resultados demonstráveis a partir de postulados, axiomas e resultados previamente demonstrados. Existe a seguinte hierarquia entre estes conceitos: Proposições: São resultados de relevância “padrão”, úteis, porém não possuem destaque. Teoremas: São resultados de maior relevância na teoria estudada. Lemas: São resultados prévios, normalmente técnicos, para a demonstração de uma proposição ou teorema. Corolário: Resultado cuja demonstração utiliza um resultado provado logo antes. Escólio: Resultado imediato de um resultado anterior, de demonstração imediata. Conjecturas são candidatas a proposições/teoremas que ainda não foram provadas como verdadeiras ou falsas. São suposições não verificadas. Também podem ser chamadas de hipóteses. Proposta pelo matemático prussiano Christian Goldbach, a Conjectura de Goldbach é um dos problemas mais antigos não resolvidos na matemática, com origem em 1742. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Conjectura de Goldbach (1742): Todo número par maior do que 2 pode ser representado pela soma de dois números primos. 4=2+2 6=3+3 12=5+7 TIPOS DE PROVAS MATEMÁTICAS I Uma prova (demonstração) matemática é uma cadeia de argumentos lógicos que tem, como premissa, os axiomas, postulados e resultados previamente provados. Toda demonstração segue uma lógica dedutiva: Hipótese ⇒ Tese Observe que testar apenas para alguns casos não significa que a tese é válida para o todo. A Intuição não substitui a dedução. Por exemplo, temos a Conjectura de Euler: Conjectura de Euler - Caso particular (1769): Não existem números naturais que satisfaçam: x⁴+y⁴+z⁴=w⁴Testando diversos números, a conjectura de Euler parece ser válida, porém após dois séculos, em 1986, Noam Elkies encontrou um contraexemplo que provava que a conjectura de Euler era falsa: 2.862.440 ⁴ +15.365.639⁴+18.796.760⁴=20.615.673⁴ Este é um exemplo que mostra a necessidade de que, uma prova matemática, deve ser um encadeamento de argumentos lógico-matemáticos que cobrem todos os casos possíveis, e não somente uma (grande) quantidade de casos particulares. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Uma prova (demonstração) direta é uma prova que se baseia na relação lógica “se p então q” (p⇒q). Por exemplo: Se x e y são números reais não-negativos, então: Obtendo assim o resultado desejado. C.Q.D. A sigla “C.Q.D. significa “como queríamos demonstrar”, e é comum que uma demonstração matemática termine com esta sigla, ou com o símbolo , indicando que a demonstração está finalizada. Uma prova (demonstração) indireta, ou por contradição, é baseada em se negar a tese e manter válida a hipótese, a fim de encontrar uma contradição lógica. Por exemplo, para provar a inequação anterior através de uma prova indireta: Prova: Suponha por absurdo que existem x, y ∈ R tais que: FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO O que é um absurdo pois zero não é maior do que zero. Logo a inequação é válida. Uma prova (demonstração) por indução, ou por recorrência, é baseada em duas etapas: 1. Base da indução: provar que o enunciado é válido para um primeiro caso; 2. Passo Indutivo: Provar que, se o resultado vale para um n = k, então também será valido para o n = k +1. Por exemplo, para todo número n ∈ N vale que: FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Logo, pelo Princípio da Indução, temos que a igualdade é válida para todo n ∈ N. TIPOS DE PROVAS MATEMÁTICAS II Uma prova (demonstração) por contraposição se baseia em na relação lógica (p→ q) ⇔ ~q → ~p, isto é, nega-se a tese e conclui-se que a hipótese também é negada. Exemplo: Se x² é um número par, então x é par. Prova: Iremos provar que se x não é um número par, então x² não é um número par. Se x não é par, então é um número ímpar, logo como o produto de dois números ímpares é um número ímpar, então x⋅x = x² é ímpar.∎ Observe que as provas por contradição e por contraposição são parecidas, pois ambas negam a tese. Entretanto, na demonstração por contradição assumimos a hipótese, para chegar em uma contradição, enquanto na pôr contraposição procuramos negar a hipótese. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Uma prova (demonstração) por construção demonstra a existência de um objeto matemático através de um algoritmo para a construção dele. Exemplo: Todo segmento de reta FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Observe que o ponto M foi construído, assim como os triângulos que foram utilizados na demonstração. Apesar da construção neste exemplo ser geométrica, uma prova por construção pode ser realizada em outros contextos. Por exemplo, FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO as demonstrações dos Teoremas de Picard-Lindelöf e do Ponto Fixo de Banach se baseiam na construção de uma função através de uma sequência de funções com propriedades específicas, e a demonstração do Teorema do Elipsóide de John baseia-se na construção de um conjunto que satisfaz as condições impostas pelo teorema. Por se tratarem de demonstrações avançadas e complexas, elas não serão abordadas neste material. Uma prova (demonstração) por exaustão ou por casos consiste em dividir a demonstração em um número finito de casos, e provar cada um separadamente. Exemplo: Para todo n ∈ N, vale que n³+2n é divisível por 3. Prova: Iremos dividir em três casos: n = 3k : Neste caso temos que: n³ + 2n = 27k³ + 6k = 3 ⋅ (9k³ + 2k) Logo é divisível por 3. n = 3k + 1 : Neste caso observe a seguinte equivalência: n³ + 2n = n ⋅ (n² + 2) = (3k + 1) ⋅ ((3k + 1)² + 2) Logo: (3k + 1)² + 2= 9k² + 3k + 1 + 2 = 3 (3k² + k + 1) n = 3k + 2: Neste caso observe a seguinte equivalência: n³ + 2n = (3k + 2) ⋅ ((3k + 2)² + 2) Logo: (3k+2)² + 2 = 9k² + 12k + 6 = 3 (3k² + 4k +2) Sendo assim divisível por 3. C.Q.D. Observe ainda que abrangemos uma quantidade infinita de números, porém divididos em um número finito de casos (3 casos). Em uma demonstração por exaustão, é comum dividirmos em 2 ou 3 casos, porém é possível haver milhares ou milhões de casos. A primeira demonstração do Teorema das Quatro Cores foi uma prova dividida em 1.936 casos, e a versão mais refinada, dividida em 600 casos. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Uma prova (demonstração) por força bruta consiste em demonstrar o resultado para todos os casos possíveis. Exemplo: Existem apenas 5 poliedros regulares convexos. Ideia da prova: Um poliedro regular satisfaz as seguintes relações: 2A = n ⋅ F e 2A = p ⋅ V Logo: Fazendo algumas manipulações e considerações, chega-se que n<6 e que 3≤ p <6. Testando cada possível combinação por força-bruta, temos que: n = 3 e p = 3: tetraedro regular n = 3 e p = 4: octaedro regular n = 3 e p = 5: icosaedro regular n = 4 e p = 3: Cubo (hexaedro regular) n = 5 e p = 3: Dodecaedro regular As demais combinações não geram poliedros, logo, por força bruta, temos que existem apenas 5 poliedros regulares. ∎ Observe que desta vez foi apresentado apenas a ideia da prova, pois alguns detalhes foram subtraídos, pois fogem do escopo deste material. Todavia, a demonstração completa pode ser encontrada em qualquer livro de geometria espacial. É importante salientar que uma prova por força-bruta não consiste em tentar um número finito de casos para um resultado com infinitas possibilidades, entretanto, o método da força-bruta pode ser utilizado para encontrar contraexemplos e demonstrar que uma conjectura é falsa. Um exemplo desta estratégia foi adotado para resolver o problema booleano dos trios pitagóricos, em 2016. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO PARADOXOS, SOFISMAS E FALÁCIAS Um paradoxo é uma sentença aparentemente verdadeira, mas que possui uma contradição lógica ou contradiz o senso-comum. Podemos classificar os paradoxos em subtipos: Paradoxos verídicos: dão resultados contra o senso-comum, mas logicamente corretos. Paradoxos falsídicos: dão resultados incorretos, utilizando um raciocínio lógico falso. Antinomias: são aqueles que possuem falhas no raciocínio, axiomas ou definições. Paradoxo Verídico - Paradoxo do Aniversário: Dado um grupo de 23 pessoas aleatórias, a probabilidade de que pelo menos duas delas farão aniversário no mesmo dia é maior do que 50%. Acima de 57 pessoas, a probabilidade é maior do que 99%. O paradoxo consiste em contradizer a intuição de que se não temos pelo menos 183 pessoas (metade da quantidade de dias em um ano), então a probabilidade deveria ser inferior à 50%. Todavia, supondo um ano de 365 dias, a probabilidade de que n pessoas façam aniversário em dias distintos: Um paradoxo é uma sentença aparentemente verdadeira, mas que possui uma contradição lógica ou contradiz o senso-comum. Podemos classificar os paradoxos em subtipos: Paradoxos verídicos: dão resultados contra o senso-comum, mas logicamente corretos. Paradoxos falsídicos: dão resultados incorretos, utilizando um raciocínio lógico falso. Antinomias: são aqueles que possuem falhas no raciocínio,axiomas ou definições. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Paradoxo Verídico - Paradoxo do Aniversário: Dado um grupo de 23 pessoas aleatórias, a probabilidade de que pelo menos duas delas farão aniversário no mesmo dia é maior do que 50%. Acima de 57 pessoas, a probabilidade é maior do que 99%. O paradoxo consiste em contradizer a intuição de que se não temos pelo menos 183 pessoas (metade da quantidade de dias em um ano), então a probabilidade deveria ser inferior à 50%. Todavia, supondo um ano de 365 dias, a probabilidade de que n pessoas façam aniversário em dias distintos: Logo a probabilidade de pelo menos duas pessoas fazerem aniversário no mesmo dia é: p(n)=1-p'(n), e para n=23, p(23)≈50,7%. A tabela a seguir mostra a relação da quantidade de pessoas versus a probabilidade de duas pessoas fazerem aniversário no mesmo dia. Paradoxo Verídico – O Hotel de Hilbert: Um dos mais clássicos paradoxos da matemática. Um hotel possui infinitos quartos, um quarto para cada número natural, com todos ocupados. Um novo hóspede chega. Como acomodá-lo em um quarto do hotel? O gerente do hotel pede para que o hóspede do quarto 1 vá para o quarto 2; o hóspede do quarto 2 vai para o quarto 3, o hóspede do quarto 3 para o quarto 4, e assim por diante. O hóspede do quarto n vai para o quarto n + 1, e como são infinitos quartos, todos estes hóspedes são acomodados em um novo quarto. Agora, o quarto 1 está livre, e o novo hóspede pode se hospedar no hotel. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO E se agora, chegam-se infinitos ônibus (enumeráveis) com infinitos passageiros (enumeráveis), como podemos acomodá-los? O gerente do hotel pede para que os quartos ímpares sejam esvaziados. Os hóspedes destes quartos são acomodados nos quartos com número 3ⁿ (o primeiro hóspede no quarto 3¹, o segundo no 3² = 9, e assim por diante). Os passageiros do 1º ônibus são acomodados nos quartos com número 5ⁿ. Os passageiros do 2º ônibus são acomodados nos quartos com número 7ⁿ. Os passageiros do -ésimo ônibus são acomodados nos quartos p^n_{i+1}pi+1n onde p_{i+1}pi+1 é o (- +1) -ésimo número primo O paradoxo do Hotel de Hilbert mostra que quando estamos tratando de quantidades infinitas (os números naturais), as propriedades não são tão intuitivas. As propriedades de conjuntos infinitos são diferentes dos conjuntos finitos. Paradoxo Falsídico – O Paradoxo do Mentiroso: Se uma pessoa diz “estou mentindo agora”. Ela é mentirosa ou está falando a verdade? Se a frase for verdadeira, então ele está mentindo, logo é um mentiroso, e a frase é falsa. Mas se a frase for falsa, então a pessoa não está mentindo, porém a frase é falsa, então ele está mentindo. Uma falácia é um erro lógico, consistente ou não, que forma juízo equivocado sobre o assunto em pauta, conduzindo a formulação de conceitos ilegítimos. Uma pessoa pode cometer uma falácia sem intenção ou sem consciência do erro que está cometendo. Um paralogismo ocorre quando o locutor comete a falácia de modo involuntário, sem a intenção de enganar o interlocutor. Já um sofisma ocorre quando o locutor comete a falácia de modo proposital, com a intenção de enganar o interlocutor. Sofismas matemáticos, ou falácias matemáticas, são argumentos falsos para ludibriar o interlocutor. São muito comuns nas redes sociais, como uma espécie de desafio “encontre o erro”. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO Exemplo: Onde está o erro? O erro está na segunda linha. A raiz quadrada não pode ser quebrada pelo produto quando se trata de números negativos. Exemplo: Na figura abaixo temos que a área do quadrado é igual à 21² = 441 u.a. FACULDADE DESCOMPLICA PÓS-GRADUAÇÃO EM PERÍCIAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL DISCIPLINA: LÓGICA E RACIOCINIO
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