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43 Lógica Matemática Orden de información LÓGICA MATEMÁTICA La lógica proposicional utilizando una representación primitiva del lenguaje, permite representar y manipular aserciones sobre el mundo que nos rodea. La lógica proposicional permite el estudio del razonamiento, a través de un mecanismo que primero evalúa enunciados simples y luego enunciados complejos, formados mediante el uso de conectivos proposicionales. PROPOSICIÓN: Es una expresión lingüística, con sentido completo que se puede determinar si son verdaderos o falsos, pero no ambos a la vez. Una proposición es el significado de una oración aseverativa. Por ejemplo: Los animales son irracionales 5 es mayor que 8 Una proposición se representa simbólicamente por letras minúsculas, como: p, q, r, s, etc. Las cuales son llamadas variables proposicionales. El hecho de que una proposición sea verdadera o falsa, lo expresaremos simbólicamente veamos: Sea p: Todos los hombres son mortales Esta proposición es verdadera, entonces diremos que su valor de verdad es verdadero y lo denotaremos por: V(p) = V Sea q: 2 es un número impar Esta proposición es falsa, entonces diremos que su valor de verdad es falso y lo denotaremos por: V(q) = F Observación: Aquellos enunciados que indican una pregunta, una exclamación, una orden, No son Proposiciones. Ejemplos: ¿Te parece guapa Morticia? ¡gané! Báñate bien bebé Tus lindos labios Hay oraciones aseverativas que no son proposiciones. La oración “El es estudioso” . No es posible determinar si es verdadera o falsa, si no se sabe a quien se refiere. Las oraciones de esta naturaleza se llaman enunciados abiertos. Los enunciados abiertos usan las palabras “el”, “ella” y los símbolos x, y, z, etc. No son proposiciones pero cuando se reemplazan estas palabras o símbolos por indeterminado objeto o valor resultan ser proposiciones. Ejemplos: 7 + x = 111. p es un número natural. Ella está bailando con su ex. Así, en el primer enunciado si reemplazamos x por 5 Tendremos 7 + 5 = 111, la cual ahora es una proposición falsa. Si en el segundo enunciado si reemplazamos “p” por 777 Tendremos “777 es un numero natural”. La cual ahora es una proposición verdadera. PROPOSICIONES SIMPLES Y COMPUESTAS. Ø PROPOSICIÓN SIMPLE o Atómicas o No estructurales: Carecen de conector lógico.. Por ejemplo: p: "15 es divisible por 3 " es una proposición simple o atómica. q: "Francisco Bolognesi Murió el 7 de Junio" es una proposición simple o atómica Ø PROPOSICIÓN COMPUESTA o Moleculares (Coligativas): se caracterizan principalmente porque poseen conectores lógicos. Así, por ejemplo: a) El ingeniero Carbonel es uno de los fundadores del CPU y es el mayor de todos. p CONECTIVO q 44 Encontramos dos enunciados. El primero (p) nos afirma que el ingeniero Carbonel es uno de los fundadores del CPU y el segundo (q) que el ingeniero Carbonel es el mayor de todos. b. No es el caso que todo impar sea primo. Es también una proposición compuesta. NOTACIÓN Y CONECTIVOS LÓGICOS A partir de proposiciones simples es posible generar otras, Es decir que se puede operar con proposiciones y para ello se utilizan ciertos símbolos llamados conectivos o conectores lógicos, los cuales se pueden identificar con palabras como: El Negador. (Negación) - A, ∼A, ¬A, A • No A, nunca A, jamás (A) • Es incompatible que A • Es inconcebible que A • No ocurre que A • No es verdad que A • No es el caso que A • No acaece que A • Es mentira que A • Es inadmisible que A • De ninguna forma se da A • En forma alguna A • Carece de todo sentido A • De ningún modo A • En modo alguno A • Es incorrecto que A • Es incierto que A • Nadie que sea A • Es objetable que A • Es absurdo que A • El falso que A • Es refutable que A • Es falaz que A El Conjuntor también llamado compatibilizador (conjunción) A ∧ B, A & B, A x B, A.B, AB • A y B • A aunque B • A pero B • A sin embargo B • A incluso B • A es compatible con B • A así como B • A del mismo modo B • A aún cuando B • A también B • A de la misma forma que B • A al igual que B • Tanto A como B • Siempre ambos A con B • A no obstante B • No sólo A sino también B • A así mismo B • A al igual que B • A a pesar de B • A a la vez B • A más B • A con B los dos a la vez El Disyuntor Débil (Incluyente) A v B, A + B. • A o B (sentido incluyente) • A a menos que B • Amenos que A, B • A salvo que B • A excepto que B • A o también B • A o en todo caso B • A o bien B • A a no ser que B • A o incluso B • A y bien o también B • Al menos uno de los dos A o B • A o sino B • A alternativamente B • A y/o B El Disyuntor Fuerte (Excluyente) A V B, A ⊕ B, A ∆ B, A ↔/ B, A ≡/ B • A o B (sentido excluyente) • bien A o bien B • solo A o solo B • O A o B • A a menos que solamente B • A salvo que únicamente B • A excepto que sólo B • Amenos que sólo A, B • A o bien necesariamente B • A o exclusivamente B • A no es equivalente a B • A no es idéntico a B • Salvo que A o B • A no es lo mismo que B • A o tan solo B El Condicional A → B , A ⊃ B El Implicador: A → B (Implicación Directa) • Si A entonces B • Siempre que A por consiguiente B • Ya que A bien se ve que B • Dado que A por eso B • En cuanto A por tanto B • Porque A por eso B • Como A es evidente B • a condición de que A , B • A de manera que B • A de modo que B • A es suficiente para B 45 • A por lo tanto B • Cada vez que A,B • Con la condición de A esto trae consigo B • Cuando A , B • Es una condición suficiente A para B • Para A es necesario B • Porque A,B • Si A, B • Siempre que A por tanto B • Una condición necesaria para A es B • Con tal que A es obvio que B • Toda vez que A en consecuencia B • A consiguientemente B • Dado que A por lo cual B • En la medida que A de allí B • En virtud de que A entonces B • A implica a B • A es innecesario para B • A es condición suficiente para B • A sólo si B • A luego B • A trae como consecuencia a B • De A deviene B • Partiendo de A llegamos a B • De A inferimos, deducimos, coligamos B • Para A es condición necesaria B • A sólo cuando B • Es suficiente A y B necesario • En el caso que A en tal sentido B El Replicador: A ← B (implicación inversa) • Sólo si A, B • Sólo cuando A, B • Solamente porque A, B • A si B • A porque B • A dado que B • A ya que B • A siempre que B • A cada vez que B • A a condición de que B • Es una condición necesaria A para B • Una condición suficiente para A es B • Solo si A, B • A dado que B • A se concluye de B • A , si B • A supone que B • A ya que B • Para A es suficiente B • A puesto que B • A deviene de B • A es condición necesaria para B • A es insuficiente para B • Es necesario A para B • Es insuficiente A para B • A cada vez que B • A está implicado por B • A con la condición de que B • Si solamente A cada vez que B • A debido a que B • A depende de B • A sigue de B • Únicamente si A, B El Bicondicional A ↔ B, A ≡ B, A ⇔ B. • A si y sólo si B • A por lo cual y según lo cual B • A cuando y sólo cuando B • A cada vez que y sólo si B • Si y sólo si A, B • A se define lógicamente como B • A si de la forma B • Porque y solamente porque A, B • Es suficiente A paraque suficientemente B • Es necesario A para que necesariamente B • A es condición suficiente y necesaria para B • A siempre que y sólo cuando B • Siempre que A y siempre que B • A es equivalente a B • A es lo mismo que B • A es idéntico a B • A implica y está implicado por B El Inalternador: A B Ni A ni B No A y no B El Incompatibilizador: A ↓ B; A / B No A o no B LAS TRES LEYES DEL PENSAMIENTO Principio de Identidad: P → P Principio de no contradicción: ¬ (p ∧ ¬ p) Principio del Tercio Excluido: p∨ ¬p 46 OPERACIONES PROPOSICIONALES Definiremos las operaciones entre proposiciones en el sentido siguiente: dadas dos o más proposiciones, de las que se conoce los valores veritativos, se trata de caracterizar la proposición resultante a través de su valor de verdad. A tal efecto, estudiaremos a continuación el uso y significado de los diferentes conectivos lógicos. Ø LA CONJUNCIÓN: Se denomina conjunción al resultado de unir dos proposiciones p y q con el conectivo lógico ∧. Denotamos por “ p ∧ q ” (se lee "p y q"), cuya tabla de verdad es: p q p ∧ q V V V V F F F V F F F F La tabla que define esta operación, establece que la conjunción es verdadera sólo si las dos proposiciones componentes son verdaderas. En todo otro caso, es falsa. Ejemplo1: Sea la proposición: 12 es un número par a pesar que es un múltiplo de 3 Vemos que está compuesta de dos proposiciones a las que llamaremos p y q, que son: p: 12 es un número par. q: 12 es un múltiplo de 3. Por ser ambas verdaderas, la conjunción de ellas es verdadera. Ejemplo2: sea la declaración r : Hoy es el día 3 de noviembre y mañana es el día 5 de noviembre Esta conjunción es falsa, ya que no pueden ser simultáneamente verdaderas ambas proposiciones. Nota: Las palabras “pero”; “sin embargo” ; “además”; “aunque”; “no obstante”, equivalen al conectivo de la conjunción. Así: Julio estudia no obstante tiene que trabajar. El término no obstante representa conjunción por tanto simbolizamos como sigue: p ∧ q , donde p : Julio estudia q : Julio tiene que trabajar Ø DISYUNCIÓN: Se denomina disyunción al resultado de unir dos proposiciones p y q con el conectivo lógico ∨. Denotamos por “ p ∨ q ” (se lee "p o q"), cuya tabla de verdad es: p q p ∨ q V V V V F V F V V F F F La disyunción sólo es falsa cuando ambas proposiciones son falsas. Ejemplo1: Juan es ingeniero o artista En este caso el sentido de la disyunción es inclusiva, ya que puede ser que Juan es ingeniero y además puede ser artista. t : 47 Ejemplo2: Tiro las cosas viejas o que no me sirven El sentido de la disyunción compuesta por p y q (p: tiro las cosas viejas, q: tiro las cosas que no me sirven) es incluyente, pues si tiro algo viejo, y que además no me sirve, la disyunción es V Ø Negación Dada una proposición p, se denomina la negación de p a otra proposición denotada por ~ p (se lee "no p") que le asigna el valor veritativo opuesto al de p. Por ejemplo: P : Diego estudia matemática ~ p : Diego no estudia matemática También puede escribirse: ~ p: no es cierto que Diego estudia matemática Por lo que nos resulta sencillo construir su tabla de verdad: p ∼p V F F V Observamos aquí que al valor V de p, la negación le hace corresponder el valor F, y viceversa. Se trata de una operación unitaria, pues a partir de una proposición se obtiene otra, que es su negación. Ejemplo: La negación de " p: todos los alumnos estudian matemática" es: ~ p: no todos los alumnos estudian matemática O bien: ~ p: no es cierto que todos los alumnos estudian matemática O bien ~ p: hay alumnos que no estudian matemática Ø IMPLICACIÓN O CONDICIONAL: La Implicación de las proposiciones p y q es la proposición p → q (si p …entonces q) cuya tabla de valores de verdad es: p q p → q V V V V F F F V V F F V La proposición p se llama antecedente, y la proposición q se llama consecuente de la implicación o condicional. La tabla nos muestra que la implicación sólo es falsa si el antecedente es verdadero y el consecuente es falso. Ejemplo1: Supongamos la implicación La implicación está compuesta de las proposiciones p: apruebo q: te presto el libro Nos interesa conocer la verdad o falsedad de la implicación i), en relación a la verdad o falsedad de las proposiciones p y q. El enunciado puede pensarse como un compromiso, condicionado por p, y podemos asociar su verdad al cumplimiento del compromiso. Es evidente que si p es F, es decir si no apruebo el examen, quedo liberado del compromiso y preste o no el apunte la implicación es verdadera. Si p es verdadera, es decir si apruebo el examen, y no presto el libro, el compromiso no se cumple y la proposición i) es falsa. Si p y q son verdaderas, entonces la proposición i) es verdadera pues el compromiso se cumple. Ejemplo2: ''Si Luis es ingeniero, entonces Luis es inteligente'', se representa por P → Q. 48 Ejemplo3: r: 1 = –1 → 1² = (–1)² , V(r) = (V) La proposición resulta ser verdadera por ser el antecedente (1 = –1) falso. Nota: Los términos “porque” ; “ya que ”; “puesto que”; “si”,”cuando” se caracterizan porque después de estos esta el ANTECEDENTE. Por ejemplo: te presto mi libro porque aprobé 321444 3444 21 eantecedent : peconsecuent :q aprobé porque libro mi presto te Lo simbolizamos: ( p → q ) , y puede reescribirse como: si apruebo entonces te presto mi libro. Ejemplo4: Si Gaby está en la playa, está nadando” Supongamos que no está en la playa (es decir, P = F). ¿Es cierto que si Gaby está en la playa está nadando? Si estuviera… Lo que nos dice el enunciado compuesto es “si estuviera, estaría nadando”. Por lo tanto, es verdadero. ¿Y si ni está en la playa ni está nadando? Lo mismo: si estuviera, estaría… Desde luego, si está en la playa pero no está nadando (el caso de la segunda fila), se incumple nuestra condición suficiente, que dice que para que Gaby esté nadando es suficiente con que esté en la playa. Es decir, “si Gaby está en la playa, está nadando”; pero Gaby no está nadando, por no tanto no es cierto el conjunto. Ø DOBLE IMPLICACIÓN O BICONDICIONAL: Doble implicación de las proposiciones p y q es la proposición p ↔ q (se lee "p si y sólo si q") cuya tabla de valores de verdad es: p q p ↔ q V V V V F F F V F F F V La doble implicación o bicondicional sólo es verdadera si ambas proposiciones tienen el mismo valor de verdad. La doble implicación puede definirse como la conjunción de una implicación y su recíproca. De este modo, la tabla de valores de verdad de p ↔ q puede obtenerse mediante la tabla de (p → q) ∧ (q → p), como vemos: p q p → q q→ p p ↔ q (p →q) ∧ (→q↔p) V V F F V F V F V F V V V V F V V F F V Ejemplo: Sea i) a = b si y sólo si a2 = b2 El enunciado está compuesto por las proposiciones: p: a = b P: antecedente 49 q: a2 = b2 Esta doble implicación es falsa si p y q tienen valores de verdad diferentes, En los demás casos es V. Ø DIFERENCIA SIMÉTRICA 0 DISYUNCIÓN EXCLUSIVA Diferencias simétrica o disyunción exclusiva (en sentido excluyente) de las proposiciones p y q es la proposición p ∆ q (se lee "p o q en sentido excluyente"), también ( o p o q ); cuya tabla de valores de verdad es: P q p ∆ q V V F V F V F V V F F F La verdad de p ∆q está caracterizada por la verdad de una y sólo una de las proposiciones componentes. Ejemplo:Sea i) o vamos a Lima o vamos a Cuzco. Queda claro que sólo podremos ir a uno de los dos lugares, y sólo a uno. Es decir que el enunciado i) es verdadero sólo si vamos a una de las dos ciudades. En caso de ir a ambas, o de no ir a ninguna, el enunciado es Falso. TAUTOLOGÍA, CONTRADICCIÓN Y CONTINGENCIA Al conjunto de proposiciones, conectivos lógicos y símbolos de agrupación lo denominamos Fórmula lógica. Por ejemplo: ~{ (p ⇒ q) ∧ (s ∧ t) } * Si al evaluar una fórmula lógica, resulta que todos los valores de verdad resultantes son siempre V para cualquier combinación de sus valores veritativos, decimos que dicha fórmula es una Tautología o Ley lógica. Ejemplo1: Si analizamos la proposición t: (p→q) ↔ (~ p ∨ q) realizando su tabla de verdad: Vemos que para cualquier combinación de las proposiciones p y q , la proposición t: (p→q) ↔ (~ p ∨ q) es siempre verdadera. Entonces, la proposición t es una tautología. Ejemplo2: Analicemos ahora la fórmula lógica { ( p ⇒ q ) ∧ p } ⇒ q P Q (p → q) ↔ ( ~ p ∨ q) V V V V F V V V F F V F F F F V V V V V F F F V V V V F Matriz principal 50 P q p ⇒ q (p ⇒ q)∧p { ( p ⇒ q ) ∧ p } ⇒ q V V F F V F V F V F V V V F F F V V V V En este caso comprobamos también que independientemente de la combinación de valores de verdad de las proposiciones p y q, el resultado de la fórmula lógica es siempre V. Decimos, aquí también, que esta fórmula es una tautología o ley lógica. * Si al estudiar una fórmula lógica, a diferencia de los ejemplos anteriores resulta que para cualquier valor de verdad de las proposiciones intervinientes el resultado de dicha fórmula es siempre falso, decimos que dicha fórmula es una Contradicción. Ejemplo: Analicemos la fórmula lógica p ∧ ~ p P ~ p p ∧ ~ p V F F F V F Encontramos que la fórmula es siempre falsa, es entonces una Contradicción. Si una proposición no es una tautología ni una contradicción (es decir que contiene al menos un valor V y otro F) es una contingencia. EQUIVALENCIAS Y LEYES LÓGICAS. Existen varias equivalencias de la lógica proposicional, las cuales se conocen como leyes de equivalencia. Dos formulas F1 y F2 son equivalentes si: F1 ↔ F2 resulta ser una tautología. Y se denota F1 ≡ F2 Ejemplo. Las proposiciones p ⇒ q y ~ (p ∧ ~ q) son equivalentes, como vemos realizando la tabla de valores correspondientes: p q p ⇒ q (p ∧ ~ q) ~(p ∧ ~ q) p ⇒ q ⇔ ~(p ∧ ~ q) V V F F V F V F V F V V F V F F V F V V V V V V Podemos concluir entonces que: ( p ⇒ q ) y ~ ( p ∧ ~ q) son equivalentes. ( p ⇒ q ) ≡ ~ ( p ∧ ~ q) * Otro ejemplo de equivalencia es: qp ↔ ≡ ( )qp∆∼ . Vasta revisar las tablas de verdad 51 A continuación presentaremos algunas equivalencias lógicas: Doble Negación: ¬ ¬p = p Ley de D’Morgan: 1. p ∧ q = ¬(¬p ∨ ¬q) 2. p ∨ q = ¬(¬p ∧ ¬q) 3. ¬(p ∧ ¬q) = ¬p ∨ q 4. ¬p ∧ q = ¬(p ∨ ¬q) 5. p ∧ ¬q = ¬(¬p ∨ q) 6. ¬(¬p ∨ q) = p ∧ ¬q 7. ¬(p ∨ ¬q) = ¬p ∧ q 1. p ↓ q = ¬(¬p / ¬q) 2. p / q = ¬(¬p ↓ ¬q) 3. ¬(p ↓ ¬q) = ¬p / q 4. ¬p ↓ q = ¬(p / ¬q) Conmutación: 1. p ∧ q = q ∧ p 2. ¬p ↔ q = q ↔ ¬p 3. (p → q) ∨ r = r ∨ (p → q) 4. ¬p ∨ ¬q = ¬q ∨ ¬p Contraposición: 1. p → q = ¬q → ¬p 2. P ← ¬q = q ← ¬p 3. ¬p ↔ q = ¬q ↔ p 4. ¬p ∨ ¬q = q ∨ p Asociación: 1. (p ∧ q) ∧ r = p ∧ (q ∧ r) 2. ¬p ↔ (q ↔ r) = (¬p ↔ q) ↔ r 3. ¬p ∨ (q ∨ ¬r) = (¬p ∨ q) ∨ ¬r 4. (p ↓ q) ∨ (r ∨ s) = [(p ↓ q) ∨ r] ∨ s Definición del Implicador: p → q = ¬p ∨ q p → q = ¬(p ∧ ¬q) Idempotencia: 1. p ∧ p = p 2. p ∧ p ∧ p ∧ …… ∧ p = p 3. p ∨ p = p 4. p ∨ p ∨ p ∨ …… ∨ p = p 5. ¬p ∧ ¬p = ¬p Identidad: 1. p ∧ 1 = p 2. p ∧ 0 = 0 3. p ∨ 1 = 1 4. p ∨ 0 = p 5. p → 1 = 1 6. p → 0 = ¬p 7. p ↔ 1 = p 8. p ↔ 0 = ¬p 9. p ∨ 1 = ¬p 10. p ∨ 0 = p 11. p ← 1 = p 12. p ← 0 = 1 Complemento: 1. p ∧ ¬p = 0 2. p ∨ ¬p = 1 Otras Relaciones: 1. p → p = 1 2. p ← ¬p = p 3. p ↔ p = 1 4. p ∨ p = 0 Absorción: 1. p ∧ (p ∨ q) = p 2. p ∨ (p ∧ q) = p 3. ¬p ∧ (¬p ∨ q) = ¬p 4. p ∨ (p ∧ ¬q) = p 5. p ∧ (p ∨ q ∨ r ∨ s) = p 6. p ∨ (p ∧ ¬q ∧ r ∧ ¬s) = p 1. ¬p ∧ (p ∨ q) = ¬p ∧ q 2. p ∨ (¬p ∧ q) = p ∨ q 3. ¬p∧(p∨ q ∨ r ∨ s) = ¬p ∧ (q ∨ r ∨ s) 4. p ∨ (¬p ∧ ¬q) = p ∨ ¬q Definición del Implicador: 1. p → q = ¬p ∨ q 2. p → q = ¬(p ∧ ¬q) 1. ¬p → q = p ∨ q 2. ¬p → ¬q = p ∨ ¬q 3. ¬p ← q = ¬p ∨ ¬q 4. p ← ¬q = p ∨ q Relación entre Biimplicador y Disyuntor Excluyente: 1. p ∨ q = ¬p ∨ ¬q 2. p ∨ q = ¬(¬p ∨ q) 3. p ∨ q = ¬(p ∨ ¬q) 4. p ↔ q = ¬p ↔ ¬q 5. p ↔ q = ¬(¬p ↔ q) 6. p ↔ q = ¬(p ↔ ¬q) 1. p ∨ q = ¬p ↔ q 2. p ∨ q = ¬(p ↔ q) 3. p ∨ q = p ↔ ¬q 4. p ↔ q = ¬p ∨ q 5. p ↔ q = ¬(p ∨ q) 6. p ↔ q = p ∨ ¬q Definición del Biimplicador: p ↔ q = (p → q) ∧ (q → p)……(1) p ↔ q = ( ¬p∨q) & (¬q∨p)…….(2) p ↔ q = (p ∧ q) ∨ (¬p ∧ ¬q)… (3) Definición del disyuntor excluyente. A ⊕ B = ¬ (A→B) ∨ ¬ (B→A) A ⊕ B = (A ∧ ¬B) ∨ (B ∧ ¬A) A ⊕ B = (A ∨ B) ∧ ¬ (A ∧ B) Distribución. A ∧ (B ∨ C) = (A ∧ B) ∨ (A ∧ C) A ∨ (B ∧ C) = (A ∨ B) ∧ (A ∨ C) ¬A ∨ (B ∧ C) = (¬A ∨ B) ∧ (¬A ∨ C) Extensión: A → (B ∨ C) = (A → B) ∨ (A → C) A → (B ∧ C) = (A → B) ∧ (A → C) Mutación (Mut.) p → (q → r) ≡ q → (p → r) Exportación (Export.) (p ∧ q) → r ≡ p → (q → r) 51 Lógica Matemática Orden de información IMPLICACIONES NOTABLES PONENDO PONENS (Afirmando - afirmo) [(A → B) ∧ A] → B [(A ↔ B) ∧ A] → B [(A ↔ B) ∧ B] → A TOLLENDO -TOLLENS (Negando - Niego) [(A → B) ∧ - B] → - A [(A ↔ B) ∧ - B] → - A [(A ↔ B) ∧ - A] → - B PONENDO-TOLLENS(Afirmando- Niego) [(A ∨ B) ∧ A] → - B [(A ∨ B) ∧ B] → - A TOLLENDO-PONENS(Negando - Afirmo) [(A ∨ B) ∧ - A] → B [(A ∨ B) ∧ - B] → A [(A ∨ B) ∧ - A] → B [(A ∨ B) ∧ - B] → A SILOGISMO HIPOTÉTICO PURO: [(A → B) ∧ (B → C)] → (A → C) [(B → A) ∧ (C → B)] → (C → A) SILOGISMO DE TRANSITIVIDAD SIMÉTRICA: [(A ↔ B) ∧ (B ↔ C)] → (A ↔ C) [(A ↔ B) ∧ (C ↔ B)] → (A ↔C) [(B ↔ A) ∧ (B ↔ C)] → (A ↔ C) CONJUNCIÓN (A ∧ B) → (A ∧ B) SIMPLIFICACIÓN: (A ∧ B) → A (A ∧ B) → B ADICIÓN: A → (A v B) Dilema Constructivo Compuesto: (D.C.C.) [(A → B) ∧ (C → D) ∧ (A ∨ C)] → (B ∨ D) Dilema Destructivo Compuesto: (D.D.C.) [(A → B) ∧ (C → D) ∧(¬B ∨ ¬D)] →(¬A ∨¬C) EQUIVALENCIAS PARA SIMPLIFICACIÓN ASOCIACIÓN: [ (A ∧ B) ∧ C ] ≡ [ A ∧ (B ∧ C)] [ (A ∨ B) ∨ C ] ≡ [ A ∨ (B ∨ C)] [ (A ∨ B) ⊕ C ] ≡ [ A ∨ (B ∨ C)] [ (A ↔ B) ↔ C ] ≡ [ A ↔ (B ↔ C)] [(A → B) → C] ≡/ [A → (B → C)] DISTRIBUCIÓN: [ A ∧ (B ∨ C)] ≡ [ (A ∧ B) ∨ (A ∧ C)] [ A ∨ (B ∧ C)] ≡ [ (A ∨ B) ∧ (A ∨ C)] [ A → (B ∧ C)] ≡ [ (A → B) ∧ (A → C)] [ A → (B ∨ C)] ≡ [ (A → B) ∨ (A → C)] [A ↔ (B ∧ C)] ≡/ [(A ↔ B) ∧ (A ↔ C)] [A ↔ (B ∨ C)] ≡/ [(A ↔ B) ∨ (A ↔ C)] [A ∧ (B → C)] ≡/ [(A ∧ B) → (A ∧ C)] [A ∨ (B → C)] ≡/ [ (A ∨ B) → (A ∨ C)] ABSORCIÓN: [ A ∧ ( B ∨ A)] ≡ A [ A ∨ ( B ∧ A)] ≡ A [ A ∧ ( B ∨ ¬ A)] ≡ (A ∧ B) [ A ∨ ( B ∧ ¬A) ] ≡ (A ∨ B) LEY DEL COMPLEMENTO: (A ∧ ¬A) ≡ 0 ............( A ∩ A ) = ∅ (A ∨ ¬A) ≡ 1 ..............(A ∪ A ) = U LEY DE IDENTIDAD: (A ∧ 1) ≡ A .................(A ∩ U) ≡ A (A ∧ 0) ≡ 0 ..................(A ∩ ∅) ≡ ∅ (A ∨ 1)≡ 1...................(A ∪ U) = U (A ∨ 0) ≡ A .................( A ∪ ∅) ≡ A Las leyes lógicas nos ayudan a simplificar expresiones simbólicas, las cuales representan enunciados. Por ejemplo: Simplificar ∼ { [ (p → q) ∧ ∼ p ] ∨ p } Solución: ∼ { [ (p → q) ∧ ∼ p ] ∨ p } ≡ ∼ { [∼ p ∧ (p → q)] ∨ p } ley conmutativa ≡ ∼ { [∼ p ∧ (∼p ∨ q)] ∨ p } leyimplicación ≡ ∼ { [∼ p ] ∨ p } ley absorción ≡ ∼ { V } ley complementación ≡ F 52 INFERENCIA LÓGICA. El interés de lógica es el estudio de las inferencias (razonamientos, argumentos) mediante proposiciones. Una inferencia consta de proposiciones llamadas premisas, a partir de las cuales se deduce otra proposición llamada conclusión. Inferencia o razonamiento: ( P1 ∧ P2 ∧ P3 ∧…. ∧ Pn) ⇒ Q o Q P P P P n ∴ M 3 2 1 Pero como podemos determinar si la conclusión de una inferencia esta correctamente deducida de las premisas Así por ejemplo de las premisas: Todos los lambayecanos son peruanos y Pedro Ruiz Gallo es peruano, Alguien podría concluir que por tanto Pedro Ruiz Gallo es lambayecano. Pues a pesar de que las premisas son verdaderas la conclusión es Falsa. La validez de una inferencia no depende de los valores de verdad ni del contenido de los enunciados que aparecen en la inferencia. Una inferencia es válida si y sólo si el conjunto de premisas implica la conclusión, esto es (P1 ∧ P2 ∧ P3 ∧…. ∧ Pn) ⇒ Q , es una tautología. Prueba de la validez por tablas de verdad Como una inferencia es válida si y sólo si (P1 ∧ P2 ∧ P3 ∧…. ∧ Pn) ⇒ Q, es una tautología. Entonces dedemos analizar la tabla de verdad de toda la inferencia. Ejemplo: Sea el siguiente razonamiento: “Juan es abogado o arquitecto , pero Juan es arquitecto por tanto Juan no es abogado”. Determine si es valido o no: Juan es abogado o arquitecto , pero Juan es arquitecto por tanto Juan no es abogado”. ( P1 ∧ P2 ) ⇒ Q además P1 : Juan es abogado o arquitecto : (p ∨ q) p q P2 : Juan es arquitecto : q Q : Juan no es abogado : ∼ p Luego la inferencia se simboliza de la forma siguiente: { ( p ∨ q ) ∧ q } ⇒ ∼p analicemos su tabla de verdad p q {( p ∨ q ) ∧ q } ⇒ ∼p V V V V V F F V F V F F V F F V V V V V V F F F F F V V EN CONCLUSIÓN EL RAZONAMIENTO NO ES VALIDO.( debe ser una tautología) Ejemplo 2: Tenemos un argumento como el siguiente: Si trabajo y estudio entonces no apruebo matemáticas. Pero aprobé matemáticas. Por tanto no trabaje o no estudie. Traducido a símbolos: P1: Si trabajo y estudio entonces no apruebo matemáticas: (p∧q) → ∼r ( p ∧ q ) → ∼ r P2 : Aprobé matemáticas: r r 53 Q : No estudie o no trabaje. : (~ p ∨ ~ q) ( ~ p ∨ ~ q) La inferencia: { [( p ∧ q) → ∼r] ∧ r } → (~ p ∨ ~ q) La tabla de verdad correspondiente: P q R {[( p ∧ q) → ∼ r ] ∧ r } → (~ p ∨ ~ q ) } V V V V F F F V V F F F V V F V V V F F V F F F V F V F V F V V V F V V V F F F V V F F V F V V F V V F V F V V V V V F F V F F V V F F V V V F F F V F V F V V V V V V F F F F V V F F V V V V Por tanto la inferencia es valida. Prueba de la validez por método abreviado. Este procedimiento evita la tarea de construir tablas, es conveniente sobre todo cuanto se trabaja con mas de dos proposiociones simples. Consiste en suponer la conjunción de premisas Verdadera y la conclusión Falsa, como única posibilidad que invalida la implicación (inferencia): ( P1 ∧ P2 ∧ P3 ∧ …. ∧ Pn ) ⇒ Q ( V ∧ V ∧ V ∧ …. ∧ V ) ⇒ F F Ejemplo: Sea el siguiente razonamiento: “Juan es abogado o arquitecto , pero Juan es arquitecto por tanto Juan no es abogado”. Determine si es valido o no: Este ejercicio ya lo tenemos simbolizado: { ( p ∨ q ) ∧ q } ⇒ ∼p o de la forma ( p ∨ q ) V q V ∴ ∼p F ANALIZAMOS : si ∼p ≡ F ⇒ p ≡ V Además q ≡ V Luego: ( p ∨ q ) ≡ V , remplazamos sus valores de verdad obtenidos. ( V ∨ V ) ≡ V Como podemos ver no hay ninguna contradicción en nuestro analisis esto significa que, los valores dados son correctos y por tanto la implicación { ( p ∨ q ) ∧ q } ⇒ ∼p , es falsa. Ejemplo 2: Tenemos un argumento como el siguiente: Si trabajo y estudio entonces no apruebo matemáticas. Pero aprobé matemáticas. Por tanto no trabaje o no estudie. Traducido a símbolos: La inferencia: { [( p ∧ q) → ∼r] ∧ r } → (~ p ∨ ~ q) procedemos del mismo modo ( p ∧ q) → ∼r] V r V ∴ ~ p ∨ ~ q ≡ F Tenemos que: ~ p ∨ ~ q ≡ F F ∨ F ≡ F 54 Luego como ~ p ≡ F , se tiene que p ≡ V , así mismo: ~ q ≡ F , se tiene que q ≡ V Además r ≡ V Luego. [ ( p ∧ q) → ∼r ] ≡ V remplazamos sus valores de verdad obtenidos [( V ∧ V ) → ∼ V ] ≡ V [ ( V ) → F ] ≡ V [ F ] ≡ V (CONTRADICCIÓN) Como podemos ver hay una contradicción en nuestro análisis esto significa que, los valores dados NO son correctos y por tanto la implicación { ( p ∨ q ) ∧ q } ⇒ ∼p , NO falsa. Como se supuso , sino que es VERDADERA. Cuantificadores A partir de funciones proposicionales es posible obtener proposiciones generales mediante un proceso llamado de cuantificación. Asociados a la indeterminada x, introducimos los símbolos ∀ x y ∃ x, llamados cuantificador universal y cuantificador existencial respectivamente. Las expresiones. Para todo x, se verifica p(x) se denota por ∀ x : p(x) Existe x, tal que se verifica p(x) se denota por ∃ x / p(x) Corresponden a una función proposicional p(x) cuantificada universalmente en el primer caso, y existencialmente en el segundo. Ejemplo: Una función proposicional cuantificada universalmente es V si y sólo si son V todas las proposiciones particulares asociadas a aquella. Para asegurar la verdad de una proposición cuantificada universalmente es suficiente que sea verdadera alguna de las proposiciones asociadas a la función proposicional. Un problema de interés es la negación de funciones proposicionales cuantificadas. Por ejemplo, La negación de "Todos los enteros son impares" es "Existen enteros que no son impares" y en símbolos: ∃ x / ~ p(x) Entonces, para negar una función proposicional cuantificada universalmente se cambia el cuantificador en existencial, y se niega la función proposicional. Ejemplo: Supongamos la proposición: Todos los alumnos de mi colegio son aplicados La vamos a escribir en lenguaje simbólico, negarla y retraducir la negación al lenguaje ordinario. Nos damos cuenta pronto que se trata de la implicación de dos funciones proposicionales: p(x) : es alumno de mi colegio q(x) : es aplicado Tenemos: ∀ x : p(x) q(x) Teniendo en cuenta la forma de negar una función proposicional cuantificada universalmente y una implicación resulta: ∃ x / p(x) ∧ ~ q (x) Y traduciendo al lenguaje ordinario resulta: Existen alumnos de mi colegio que no son aplicados. Ejercicios: 1. Si la proposición ( )[ ] ( )qppsr ∆∼→∨→ es verdadera , entonces determine los valores de p; q; r y s . Además: qp ↔ es falso. Solución:Recordando: ( ) 43421321 FF qpqp ∆∼≡↔ Luego: ( )[ ] ( ) 4342143421 V F F V ↓↓↓↓ ∆∼→∨→ qppsr 434214434421 FF V F F 4444 34444 21 V Fs ; Vr V;q ; ≡≡≡≡∴ Fp 55 2. Si la proposición: ∼ [ r → (~ p ∨ q) ] ∧ [(p→q) ∨ ~s ] es verdadera , halle los valores de verdad de cada una de las proposiciones (p,q,r,s). Resolución: ∼ [ r → ( ~ p ∨ q ) ] ∧ [ ( p → q ) ∨ ~ s ] V Fs ; Vr F;q ; ≡≡≡≡∴ Vp ORDEN DE INFORMACIÓN Las características más saltantes en este tipo de problemas es que en ellos siempre se presentan datos desordenados, los cuales contienen toda la información, debemos relacionarlos entre sí, ordenarlos buscando correspondencia entre ellos. Se recomienda que para poder resolver los problemas de este tipo trate de enfrentarlos de la manera más gráfica, buscando esquematizar los datos de manera ordenada. Tipos de Orden de Información: Orden de Información Ordenamiento Creciente - Decreciente Ordenamiento horizontal - vertical Ordenamiento Circular Test de Decisiones • Ordenamiento Creciente y Decreciente Situaciones donde nos piden ordenar individuos según cualidades de mayor a menor o de menor a mayor, por lo cual se debe tener en cuenta las siguientes proposiciones y su respectiva simbolización: I) “A” es mayor que “B” A > B ò B < A II) “A” es menor que “B” A < B ò B > A III) “A” no es mayor que “B” A ≤ B (A < B ò A = B) IV) “A” no es menor que “B” A ≥ B (A > B ò A = B) V) “A” es menor que “B”, pero mayor que “C” C < A < B ò B > A > C VI) “A” es menor que “B”, y éste menor que “C” (A < B y B < C) A < B < C VII) Sí: (A ≤ B y A ≠ B) A < B. VIII) Si: B > A y C >A, entonces no hay comparación entre “B” y “C ” (no se puede determinar quien es el mayor) IX) Si: X) Si: A > B > C A > C V V F V F V F F V F F V F CABCByCBA <<→<+= 2 56 Lógica Matemática Orden de información Ejemplo 1 En cierta prueba, Rosa obtuvo menos puntos que María; Marilú menos puntos que Lucía; Noemí el mismo puntaje que Sara; Rosa más que Sofía; Marilú el mismo que María y Noemí más que Lucía. ¿Quién obtuvo el menor puntaje? Solución: Rosa < María , Marilú < Lucía , Noemí = Sara Rosa > Sofía , Marilú = María , Noemí > Lucía De los datos se unen con una única desigualdad( por ejemplo el menor que : < ) Si SofíaRosa > → RosaSofía < LucíaNoemi > → NoemíLucía < = Sara Luego: Sofía < Rosa < María = Marilú < Lucía < Noemí = Sara Entonces el menor puntaje lo obtuvo: Sofía Ejemplo 2 En un pentagonal de fútbol, la tabla de posiciones fue la siguiente : - Boys (B) obtuvo un punto más que Universitario (U) - Universitario (U) obtuvo un punto más que Cristal (C) - Municipal (M) obtuvo dos puntos menos que universitario (U) - Boys (B) obtuvo dos puntos menos que Aurich (A) Ordene en forma creciente : a) ABUCM b) MUBAC c) MUCBA d) MCUBA e) MCUAB Solución: Ordenando las posiciones, tenemos: A Si, Boys obtuvo dos puntos menos que Aurich → Aurich obtuvo dos puntos más que Boys. +2 B +1 Boys (B) obtuvo un punto más que Universitario U +1 C Municipal (M) obtuvo dos puntos menos que universitario (U) +1 M Luego la respuesta es la alternativa d. • Ordenamiento Vertical y Horizontal: Las situaciones más comunes, son cuando no piden ordenar de derecha a izquierda (o viceversa) o de arriba hacia abajo (o viceversa); para ello debemos tomar en cuenta : I) “A” a la derecha de “B” B A II) “A ” a la izquierda de “B” A B III) “A” junto a la derecha de “B” B A IV) “A” junto a la izquierda de “B” A B V) “A” se sienta a dos sitios de “B” A B ó B A VI) “A” se sienta en el extremo izquierdo, y “B” a tres sitios de él A B 57 VII) “A” esta a tres pisos de “B” (en un edificio de cuatro pisos) A B B A VIII) Para ir de “A” a “B” hay que bajar dos pisos A B IX) “A” está adyacente a “B” y “C” B A C ó C A B X) Se empezará ordenando por el dato más conciso (que sirva como una referencia inicial) Ejemplo 01 Seis amigos (A; B; C; D; E y F) están sentados en una fila de seis asientos libres juntos. Si sabe que: • “B” está junto y a la izquierda de “C” • “D” está a la derecha de “B” y a la izquierda de “E” • “E” esta junto a la izquierda de “F” • “A” está a la izquierda de “C” ¿Quien ocupa el cuarto lugar si los contamos de izquierda a derecha? a) B b)A c) C d) F e) D Solución 1. lklk 2. B D E 3. zdxfadfadfa 4. A C Finalmente de (1), (2), (3) y (4): • De izquierda a derecha el cuarto lugar lo ocupa “D” Respuesta: E Ejemplo 02. Se tiene un edificio de seis pisos en el cual viven seis personas A; B; C; D; E y F, cada una en un piso diferente. Si se sabe que: • “E” vive adyacente a “C” y “B” • Para ir de la casa de “E” a la “F” hay que bajar tres pisos • “A” vive en el segundo piso ¿Quién vive en el último piso? a) B b) C c) D d) E e) F Solución 1. 3. B C De (1) y (2): B C D E * De (1), (2 ) y (3 ) B C D E F E F 1° 2° 3° 4° A B C D E F B E C C E B Ó A 58 2. • De (2) y (3) se tendrá 2 posibilidades 1ra posibilidad 2da posibilidad • Con (1), descartamos la segunda posibilidad, luego quedará: • Se observa que el último piso está destinado necesariamente para “D” Respuesta: C * Ordenamiento circular: Situaciones que nos solicitan ordenar individuos alrededor de una mesa circular (o alrededor de una figura cerrada) en estos casos basta ubicarse en un eje fijo; es decir, tomar un sentido u orientación referencial. D E F E A F E F A ó D B E C A F D C E B A F ó A B C F E Delante del personaje es su derecha Detrás del personaje es su izquierda 59 Observaciones • “B” está junto y a la derecha de “A” • “C” está a la derecha de “A” (existe dos posibilidades) • “D” está al frente de “A” • “F” está junto y a la izquierda de “A” • “E” está a la izquierda de “A” (existe dos posibilidades) • “E” está a la derecha y junto a “D” Ejemplo 01 Cuatro amigos: Carlos, Antonio, Mario y Róger se sientan alrededor de una mesa redonda, en la que hay cuatro sillas distribuidas simétricamente. Sabemos que: - Carlos se sienta junto y a la derecha de Antonio - Mario no se sienta junto a Antonio - Róger está entretenido observando cómo los otros tres discuten Según esto podemos afirmar: a) Róger y Carlos se sientan juntos b) Antonio y Róger no se sientan juntos c) No es cierto que Róger y carlos no se sientan juntos d) Mario se sienta junto y a la derecha de Róger e) Mario se sienta junto y a la derecha de Carlos Solución: De acuerdo a los datos se distribuye de la siguiente manera:Respuesta. ( e ) Mario no se sienta junto a Antonio • Test de decisiones: La mejor estrategia de afrontar situaciones, donde se nos pide relacionar diversos datos entre sí (como pueden ser personas con su ocupación, deportes, lugar donde viven o donde estudian, etc.), es haciendo un cuadro, en el cual podemos ir marcando las deducciones que vamos haciendo. Se recomienda comenzar por aquellos datos que se pueden colocar directamente. A continuación se procede a marcar con una X o un No en cada casilla correspondiente a una imposibilidad definida y a colocar ü (es un visto bueno) o un Sí en la casilla que corresponda a un dato confirmado. Además se debe verificar tanto en cada fila horizontal y vertical la existencia de un solo sí, a menos que las condiciones del problema afirmen lo contrario o señalen características especiales de los datos. Un cuadro de doble entrada es el que a continuación le mostramos: Matemático. Ingeniero. Biólogo. Rojas ü X X William X ü X Matute X X ü EJERCICIOS DE APLICACIÓN María, Lucía e Irene, viven en 3 ciudades distintas: Lima, Cuzco, Tacna, estudiando una carrera diferente: Educación, Derecho y Arquitectura. Si se sabe que: - María no vive en Cuzco - La que vive en Cuzco no estudia Derecho - Lucía no estudia Educación - Lucía no vive en Tacna - Quien vive en Tacna estudia Arquitectura A C M R 1o 2o 60 ¿Dónde vive Irene y qué estudia? a) Lima – Arquitectura b) Lima – Educación c) Lima – Derecho d) Cuzco – Educación e) Cuzco - Derecho Solución: Se realiza el sgte. Cuadro y se comienza a llenar de “sí” o de “No” de acuerdo a los datos Si Cuzco, no Derecho Cuzco puede ser educación o arquitectura. Pero se sabe que: Si Tacna, si arquitectura Cuzco tiene que ser educación. Además, como Lucia puede ser derecho o arquitectura Lucia tiene que ser derecho, ya que no Tacna. Se ubica por último las demás afirmaciones o negaciones quedando el cuadro así: EJERCICIOS DE APLICACIÓN 1.) Juan es más estudioso que Alex. Alex es menos estudioso que Miguel, pero más que Dany. ¿Cuál de las siguientes expresiones será siempre verdadera?. a) Juan es más estudioso que Miguel b) Juan es menos estudioso que Dany c) Juan es menos estudioso que Miguel d) Juan es más estudioso que Dany e) Juan estudia igual que Miguel Solución Juan > Alex Dany < Alex < Miguel Dany < Alex < Juan Podemos observar que la conclusión siempre verdadera es que Juan es más estudioso que Dany. 2.) La ciudad “A” tiene más habitantes que la ciudad “B”. La ciudad “B” tiene menos habitantes que la ciudad “C” pero más que la ciudad “D”. Si “A” tiene menos habitantes que “C”. ¿Qué ciudad tiene más habitantes? SOLUCIÓN C A B D Rpta: la ciudad C 3.) Seis amigos, Angel, Daniel, Mario, Raúl, Sergio y Tomás se reúnen para cenar en una mesa redonda. Se sabe que: - Raúl no se sentó al lado de Tomás ni de Angel. - Mario no se ubicó al lado de Angel ni de Raúl. - Sergio no se sentó al lado de Tomas ni de Mario. ¿Quién se sentó junto y a la izquierda de Angel? Lima Cuzco Tacna Der Edu Arq María No Lucía no no Irene Lima Cuzco Tacna Der Edu Arq María no No si no no Si Lucía Si no no Si No no Irene no si no no Si No Respuesta . ( d ) 61 SOLUCIÓN: Rpta: Tomás 3.) Aldo, Cirilo y Baltazar tienen ocupaciones: relojero, panadero y pianista; no necesariamente en ese orden. Se sabe que Cirilo nunca tuvo buen oído para la música; la habilidad que tiene Aldo con las manos es comparable con la de un cirujano, Baltazar es artista. Luego Baltazar, Aldo y Cirilo son respectivamente: a) Relojero, pianista, panadero b) Pianista, relojero , panadero a) Panadero, pianista, relojero b) Pianista, panadero, relojero c) Relojero, panadero, pianista Solución Relojero Panadero Pianista Aldo Si No No Cirilo No Si No Baltazar No No Si Del gráfico concluimos que: Aldo es relojero, Cirilo es panadero, Y Baltazar es pianista 4.) Tres personas viven en 3 ciudades distintas y tienen ocupaciones diversas,. Se sabe que : - José no vive en Lima - Luis no vive en Piura - El que vive en Lima no es el religioso - El que vive en Piura es político - Luis no es profesional - Uno de ellos se llama Fernando - Uno de ellos vive en Huancayo Entonces es cierto que: a) El piurano es profesional b) El religioso es limeño c) Fernando es limeño y político d) El político es de Piura e) José es profesional. Solución Lima Piura Huancayo Político Religioso Prof. José No Si No Si NO No Luis No No Si No Si No Fernando Si No No No No Si Del cuadro podemos afirmar que el político es de Piura. A T M D R S
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