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Deducción Formal Métodos Matemáticos I (Lógica y conjuntos) Presenta : Valenciano Tadeo Jeremy Esau Rosales Gonzalez Francisco Aceves García Javier Eduardo Durán Alcaráz Karina Rubi Temario: ● Naturaleza de una demostración ● Introducción al cálculo proposicional ● Leyes de implicación Introducción ¿Qué es una deducción formal? En su definición lógica formal, una deducción es una secuencia finita de fórmulas, de las cuales la última es designada como la conclusión (la conclusión de la deducción), y todas las fórmulas en la secuencia son, o bien axiomas, o bien premisas, o bien inferencias directas a partir de fórmulas previas en la secuencia por medio de reglas de inferencia. Naturaleza de una demostración/ deducción Dado lo anterior podemos decir que una demostración o deducción se relacionan con llevar a cabo una serie pasos lógicos, donde cada paso se sigue de manera ordenada de los anteriores, encontrándose que el último escalón es justamente la afirmación que se quiere probar. Por lo que podemos decir que parten de un argumento que se adhiere a ciertas reglas para llegar a una conclusión. El proceso de demostración y validación repercute no solo en el grado de validez de un argumento, sino también en la prevalencia de los resultados, manteniéndose su valor de verdad aun cuando hayan pasado generaciones de estudiosos y se hayan establecido otras teorías en el camino Por lo que podemos decir que algunos de sus propósitos e importancia de la demostración matemática son: ● Demostrar hipótesis mediante pruebas lógicas. ● Obtener sentencias confiables y reproducibles. Tipos de demostración matemática Un método de demostración es un esquema argumentativo válido con fundamento lógico no perteneciente en si a la matemática sino como elemento propio de una metateoría. Algunos son: ● Método directo de demostración ● Métodos indirecto de demostración ○ Por Reducción al absurdo ○ Por Contrapositiva ● Método de Inducción matemática Algunos ejemplos de demostraciones matemáticas a través de la historia ● Teorema de Pitágoras ● La Geometría de Euclides De la deducción al cálculo proposicional: Cálculo proposicional Es la ciencia que trata de los principios válidos del razonamiento y la argumentación ( conocida como lógica proposicional, cálculo sentencial, algebra booleana). Donde las proposiciones componen un razonamiento. Para formalizar una proposición es importante recordar que se representan los argumentos mediante letras como P,Q,R y S las cuales facilitan la formulación del argumento para llegar a una verdad o en otro caso a su falsedad. AXIOMAS Son oraciones o enunciados que consideramos verdaderos: por ejemplo a+b=b+a esto lo podemos considerar que es un axioma verdadero. Teoremas Son deducciones que se hacen a partir de los axiomas de leyes lógicas y métodos de demostración, ejemplo: dos rectas se interceptan en un solo punto o no se interceptan, para probar esto necesitamos tener claro la definición de recta de intersección de punto y a partir de los axiomas concluir lo que nos dice. Reglas básicas de la deducción matemática Consisten en descomponer las premisas en diferentes pasos justificando el proceso con una regla de inferencia. Se obtiene una nueva fórmula lógica que es una conclusión derivada de las premisas. leyes de Inferencia o de implicación ● Modus ponendo ponens (m.p.p) ● Modus tollendo tollens (m.t.t) ● Modus tollendo ponens (m.t.p) ● Silogismo Hipotético (s.h) ● Adjunción (A.) ● Simplificación (simpl.) ● Conjunción (conj.) ● Adición (ad.) ● Dilema Constructivo (d.c) ● Dilema Destructivo (d.d) ● Absorción (abs) ¿En qué consisten las reglas de inferencia? En lógica, una regla de inferencia, o regla de transformación es una forma lógica que consiste en una función que toma premisas, analiza su sintaxis, y devuelve una conclusión (o conclusiones). EJEMPLO: la regla de inferencia modus ponendo ponens toma dos premisas, uno en la forma: "Si p, entonces q" y otra en la forma "p", y devuelve la conclusión "q". La regla es válida con respecto a la semántica de la lógica clásica (así como la semántica de muchas otras lógicas no clásicas), en el sentido de que si las premisas son verdaderas (bajo una interpretación), entonces también lo será la conclusión. https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica https://es.wikipedia.org/wiki/Forma_l%C3%B3gica https://es.wikipedia.org/wiki/Forma_l%C3%B3gica https://es.wikipedia.org/wiki/Sintaxis https://es.wikipedia.org/wiki/Modus_ponendo_ponens https://es.wikipedia.org/wiki/Modus_ponendo_ponens https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_cl%C3%A1sica https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3gica_no_cl%C3%A1sica Modus Ponendo Ponens (M.P.P) En esta ley, la primera premisa es una condicional, la segunda premisa es el antecedente de la primera premisa, para concluir en el consecuente. Esta regla de inferencia permite demostrar Q a partir de de P → Q y P. Por ejemplo: Premisa 1. Si él está en el partido de fútbol, entonces él está en el estadio. Premisa 2. Él está en el partido de fútbol. Conclusión. Él está en el estadio. “El método que, al afirmar, afirma” La ley modus ponendo ponens permite pasar de dos premisas a la conclusión. Es necesario mencionar que la conclusión es consecuencia lógica de las premisas. Es decir, que siempre que las premisas son ciertas, la conclusión es también cierta. Ejercicio Modus Ponendo Ponens Premisa 1. Si no hace frío, entonces el lago no se helará. Premisa 2. No hace frío Conclusión. El lago no se helará. Modus Tollendo Tollens (M.T.T) En esta ley, la primera premisa es una condicional, la segunda premisa niega al consecuente y se concluye en la negación del antecedente. Por Ejemplo: Premisa 1. Si tiene luz propia, entonces el astro es una estrella. Premisa 2. El astro no es una estrella. Conclusión. Por tanto no tiene luz propia. “El método que, al negar, se niega” Por lo tanto, la ley modus tollendo tollens permite pasar de 2 premisas: (a) una proposición condicional y (b) una proposición que niega el consecuente, a una conclusión que niega el antecedente. Ejercicio Modus Tollendo Tollens Premisa 1. Si es por la mañana, entonces el sol estará en el Este. Premisa 2. El sol no está en el Este. Conclusión. Por tanto, no es por la mañana. Modus Tollendo Pollens (M.T.P) También conocido como eliminación de la disyunción o eliminación del "o". Esta ley dice que negando (tollendo) un miembro de una disyunción se afirma (ponens) el otro miembro. Simbólicamente, se puede expresar como: Por Ejemplo: Suponga que se tiene como premisa la disyunción: o esta sustancia contiene hidrógeno o contiene oxígeno. Premisa 2. Esta sustancia no contiene hidrógeno Conclusión. Esta sustancia contiene oxígeno “El método que, al negar, se afirma” Por lo tanto, en la ley modus tollendo pollens No importa cual sea el miembro negado, el derecho o el izquierdo. La disyunción dice que por lo menos un miembro se cumple; por tanto, si se encuentra que uno de los miembros no se cumple, se sabe que el otro ha de cumplirse. Ejercicio Modus Tollendo Pollens Premisa 1.Este hombre o es un abogado o es un político. Premisa 2.No es un abogado. Conclusión. Por tanto, es político. Silogismo Hipotético (S.h) Le ley del silogismo Hipotético (ley cadena) es un razonamiento que parte de varios juicios basados en hipótesis y acaba extrayendo una conclusión válida al relacionarlos entre sí. Por Ejemplo: D = Hace calor. S = Juan va a nadar. H = Arregla la casa después de comer Premisa 1. Si hace calor, entonces Juan va a nadar. Premisa 2. Si Juan va a nadar, arregla la casa después de comer Conclusión. Si hace calor, entonces arregla la casa después de comer. Ejercicio de Silogismo Hipotético Premisa 1. Si no me despierto, entonces no puedo ir a la fiesta. Premisa 2. Si novoy a la fiesta, no bailaré. Conclusión. Entonces, si no me despierto no bailaré. ¬D→ ¬F ¬F→¬B ¬D→¬B Adjunción (A.) La ley de la Adjunción es aquella que que permite pasar de las dos premisas a la conclusión. Si ambas proposiciones son verdaderas, entonces se podrían juntar en una proposición molecular utilizando el término de enlace «y» y se tendría una proposición verdadera Por Ejemplo: Dadas 2 proposiciones como premisas. Premisa 1. Jorge es adulto Premisa 2. María es adolescente Conclusión: Jorge es adulto y María es adolescente. Ejercicio de Adjunción Premisa 1. Cinco es mayor que tres. Premisa 2. Tres es menor que cuatro. Conclusión. Entonces, Cinco es mayor que tres y tres es menor que 4. o Conclusión. Entonces, tres es menor que 4 y Cinco es mayor que tres. Simplificación (S.) La ley de la Simplificación es la cual permite pasar de una conjunción a cada una de las dos proposiciones que están unidas por &. La forma simbólica de la regla es así: Por Ejemplo: Premisa. El cumpleaños de Juan es el Lunes y el mio el Viernes. Conclusión 1.El cumpleaños de Juan es el Lunes. Conclusión 2.El mio es el viernes. Ejercicio de Simplificación Premisa. Una sociedad es una colección de individuos que buscan una forma de vida y la cultura es su forma de vida. Conclusión 1. Una sociedad es una colección de individuos que buscan una forma de vida Conclusión 2. la cultura es su forma de vida. Ejercicio leyes de Inferencia Verificar si el siguiente argumento es válido o no: Rita está Horneado un pastel Si rita está horneando un Pastel,entonces no está practicando la guitarra Si rita no está practicando la guitarra entonces su padre no pagará el seguro del carro Por lo tanto, el padre de Rita no pagará el seguro del carro. Simbolizando Premisas y conclusión, el argumento luciria asi: p p→¬q ¬q→¬r ∴¬r Pasos para resolver el Argumento Conjunción (Conj.) Dada la proposición p y q la conjunción es el resultado de unir estas proposiciones mediante un conectivo lógico y se representa con el símbolo “ Ʌ “, se escribe p Ʌ q y se lee p y q para llegar a una conclusión. Se representa de esta manera: De las premisas: P Q ∴ P^Q Ejemplo: Premisa 1. Los números naturales están contenidos en los números enteros. Premisa 2. Los números pares están dentro de los enteros. Conclusión: Entonces, los números naturales están contenidos en los números enteros y los números pares están dentro de los enteros. Adición(Ad.) A una premisa cualquiera, se puede adicionar lo que necesita, pero con una disyunción se representa simbólicamente como: p ⟶ (p v q) o q ⟶ (p v q) Y su esquema es: p q --------------- o --------------- ∴ (p v q) ∴ (p v q) Ejemplo 1: Ejemplo 2: p: Llueve q: me cai y me fracture q: Hace sol p: solo me raspe Llueve por lo tanto llueve o hace sol. Me caí y me fracture algo por lo tanto solo me raspe o me fracture. Dilema Constructivo (d.c) Se puede denominar como Dilema a un argumento conformado por la disyunción y la conjunción de dos premisas condicionales. En la lógica es una inferencia disyuntiva y su forma argumental: [(P → Q) Ʌ (R → S) Ʌ (P ˅ R)] → (Q ˅ S) (P → Q) Ʌ (R → S) (Si P implica Q, y a su vez R implica S) (P ˅ R) (Se puede inferir entonces que P o R ) ---------------- ∴ (Q ˅ S) (Lo que llevaría a concluir que a su vez Q o S ) Ejemplo de Dilema constructivo Ejemplo: Si Juan viajará a Alaska, moriría de frío. Si va al Sahara, perecerá de calor. Entonces Juan viajará a Alaska o al Sahara. Por lo tanto moriría de frío o perecerá de calor. (P: Si Juan viajará a Alaska ⟶ Q: morirá de frío) Ʌ (R: Si se va al Sahara ⟶ S: perecerá de calor) (P:Juan viajará a Alaska V R: al Sahara) ----------------------------------------------------------------------- ∴ (Q: moriría de frío V S: perecerá de calor.) Dilema Destructivo (d.d) En el ámbito de la lógica proposicional el Dilema Destructivo constituye una regla de inferencia, que responde la siguiente forma: [(P→Q) Ʌ (R→S) Ʌ (ㄱQ V ㄱS)] → (ㄱP V ㄱR) Propone que si algunos de los consecuentes de los condicionales planteados en principio resulta ser falso, por ende alguno de los antecedentes es falso. (P→Q) Ʌ (R→S) (ㄱQ V ㄱS) ----------------------- ∴ (ㄱP V ㄱR) Ejemplo de Dilema destructivo Ejemplo: Si estudio, sacaré buenas notas. Pero si voy al cine con mis amigos, seré feliz. No sacaré buenas notas o no seré feliz. O no estudiaré o no iré al cine con mis amigos. (P:Si estudio →Q: Sacaré buenas notas) Ʌ (R:Pero si voy al cine con mis amigos →S: Sere feliz) (ㄱQ:No sacaré buenas notas V ㄱS:no seré feliz) ----------------------- ∴ (ㄱP: O no estudiare V ㄱR: No ire al cine con mis amigos) Absorción (abs) La ley establece que si P implica Q entonces P implica P y Q y a esto se le llama ley de absorción por que P es absorbido por Q. P → Q -------------- P →(PΛ Q) Ejemplo de absorción Hay una marcha entonces toda la clase a partir de ese momento se cancela. Hay una marcha entonces hay una marcha y toda la clase a partir de ese momento se cancela. P → Q -------------- P →(PΛ Q) Bibliografías: ● Aggi, G.(2021) ¿Qué es la dedución matemática? Consultado el 20 de Septiembre de 2021. ● Castillo Rojas, L. A. (2019). Fundamentos básicos de la lógica. Lógica proposicional. Inferencia lógica. Nº 0760-2019-D-FAC. Lima, Perú. Matematica e Informatica. ● Copi, I. (año) LÓGICA SIMBÓLICA, CECSA, México ● EcuRed. (S.A).Demostracion matemática. Consultado el 20 de Septiembre de 2021 de: https://www.ecured.cu/Demostraci%C3%B3n_matem%C3%A1tica ● Grattan-Guinness, I. (1984). Del cálculo a la teoría de conjuntos, 1630-1910: Una introducción histórica. ● Ibañes, M.(1997). La demostracion en matemáticas clasificacion y ejemplos en el marco de la educacion secundaria. Consultado el 20 de Septiembre de 2021 de: http://www.revista-educacion-matematica.org.mx/descargas/Vol9/2/06Ortega.pdf ● Lipschutz, S., Castaño, J. M., & Moncada, E. R. (1970). Teoría y problemas de teoría de conjuntos ytemas afines (No. QA 269. L56). McGraw-Hill. Bibliografías: ● Manero, V.(2020). La demostración matemática o cómo llegar a la verdad invariable y eterna de los teoremas. Consultado el 20 de Septiembre de 2021 de: https://www.abc.es/ciencia/abci-demostracion-matematica-o-como-llegar-verdad-invariable-y-eterna -teoremas-202010190104_noticia.html ● Morales, C. (2018). Los métodos de demostración en matemática. Consultado el 21 de Septiembre de 2021. ● Suppes,P.; Hill, S. INTRODUCCIÓN A LA LÓGICA MATEMÁTICA, Reverté
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