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www.FreeLibros.org Problemas de Aritmética y cómo resolverlos D irig ido po r: Fl ijx A uc allanci u V elásquez Primera edición en español Copyright © 1999 por RACSO Editores Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier método de publicación y/o almacenamiento de información, tanto del texto como de logotipos y/o ilustraciones sin autorización escrita del autor y los editores Caso omiso se procederá a denunciar al infractor a 1j INDECOPI de acuerdo a la Ley V 13714 y al aiiiculo INT 221 del Código Penal vigente. Pnnted in Peni - Impreso en Perú Imprenta M AQ l'ET l E I.R.L. - Jr Caitos Amela I3IÓ - Luna 1 SFR1F DF LIBROS Y COMPENDIOS CIENTIFICOS COLECCION RACSO / P C O C L O U S D C 4 R I T H C I I C 4 y C O , M C B E S C * V E t t i X S v _____________________________________________________________________________________________________________________________ is a E D IC IO N COLABORADORES: Ing. Jaime Rojas L. UNÍ Ing. Guillermo López Zamora UNI Ing. Mario Seguil Mirones UNCP Lic. Javier Rey naga Alarcón UNI Ing. Carlos Paucarpura Castañeda UNCP Ing. Jorge Chumbenza Manzo UNI Ing. Lucio Toledo Sarzoza UNI RACSO EDITORES LIMA Título de la obra: Problemas de Aritmética y cómo resolverlos © 1999, por Hernán Flores Velasco Primera edición Publicada por RACSO EDITORES - OCTUBRE 1999 Supervisión general: Lic. Mario Seguil Mirones (UNCP) Profesor de la Escuela Matemática Záratc - Hyo. Revisión de estilo: Dr. Carlos Chávez Vega Revisión Técnica : Mr. Aurelio Games Cabanillas Profesor de la Universidad Nacional Enrique Guzman y Valle (La Cantuta) Ing. Guillermo López Zamora Profesor del Centro de Bachillerato Pitágoras Composición, Diagramación e Ilustraciones: Compañía Editorial: RACSO ED ITO RES Supervisión de la edición: Miguel Angel D ía: Lorenzo Compañía Editorial: RACSO ED ITO RES Dirigida por: Félix Aucallanchi V. Primera edición en español Copyright © 1999 por RACSO EDITORES Los derechos autnralcs de ésta obra son de propiedad de Racso Editores. Hecho el deposito legal en la Dilección de Derechos de Autor de INDECOPI. y amparado a la Ley N ° 13714 y al Código Penal (Articulo 221) Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier método de publicación y/o almacenamiento de información, tanto del texto como de logotipos y/o ilustraciones sin autorización escrita del autor y los editores Caso omiso se procederá a denunciar al infractor a la INDECOPI de acuerdo a la Ley Nu 13714 y el articulo N' 221 del código penal vigente. Prmted tn Perú - Impreso en Perú r r c L C « « i t i A i n r Siempre ha sido una necesidad permanente por parte de quienes desarrollamos la profesión de docentes en el área matemática, el de contar con un material bibliográfico adecuado para poner en práctica los principios de esta ciencia, bien llamada : La reina de las matemáticas. Por experiencia podemos ir acumulando una serie de ejercicios adecuados para cultivar el dominio en las distintas situaciones problemáticas en que puede encontrarse un estudiante de secundaria, de nivel intermedio y porqué no decirlo, los de nivel supe rior. Por tales razones acepté elaborar un texto práctico de aritmética para la prestigio sa Colección Racso, denominado Problemas de Aritmética y cóm o resolverlos, en el que he intentado plasmar a través de ejercicios, la mayor parte de mis experiencias como docente. ^ Debo señalar que en concordancia con las demás publicaciones de la colección de esta misma línea, se inicia cada capítulo con una breve referencia a los fundamentos teóricos, los que a su vez están enriquecidos con ejemplos dirigidos especialmente para observar las aplicaciones o algunas propiedades particulares. A continuación presento los problemas resueltos que he seleccionado üe modo que el nivel de dificultad sea creciente y de criterio amplio, con la finalidad de abarcar el máximo de los modelos o tipos de problemas de cada tema. Muchas veces por atender determinados programas educativos, especialmente los referidos a centros pre-universitarios. el curso de Aritmética suele iniciar su desa rrollo con los capítulos de Aritmética C om ercial: Razones y Proporciones, Proporcio nalidad, Reparto Proporcional. ...etc. Sin embargo, una exposición serie de este impor tante curso, supone un desarrollo matemático formal que no dé lugar a la utilización de términos que aún no han sido definidos, lo cual constituye un verdadero impase lógico entre lo que se propone y lo que se quiere proponer; por tal razón hemos iniciado el curso a partir de un tema que consideramos básico en la ciencias matemáticas denomi nado Lógica Matemática, para seguir luego con Teoría de Conjuntos. Sistemas de Nu meración, Conteo de Números hasta llegar a los temas de la Aritmética Comercial. No cabe duda que la aritmética ha evolucionado y mejorado su contenido, meiodo- logia y su campo de aplicación, de modo pues que hay marcadas diferencias entre lo que se hacia el siglo pasado con lo que se hace ahora en el umbral del tercer milenio. No podemos entonces estar al margen de toda esta vorágine de cambios que se vienen dando en todos los campos del que hacer humano tecnológico y científico. Por esta razón, resulta poco práctico y muy tedioso resolver los cases de la aritmética conven cional a través del razonamiento puro, tal com o se hacia en décadas pasadas; ha sido entonces una lucha intestina por conservar viejos y anquilosados métodos con los nue vos enfoques que la aritmética actual exige. No es extraño observar resoluciones de problemas de aritmética clásica por me dio de algunos procedimientos algebraicos, puesto que el campo de aplicación de la aritmética se introdujo en regiones más áridas del pensamiento humano. Lo que antes no fué lícito, es hoy una necesidad que apuesta por el avance. Deseo expresar mis mayores sentimientos de gratitud a la editorial Racso que depositó en mi persona la confianza de poder realizar el presente trabajo, el que espero esté en el nivel de la exigencia del buen público lector. Conciente que toda obra que llega al público lector especializado, se expone a la crítica respectiva, por ello agradeceré a todo aquel que lo estime conveniente alcanzar nos su opinión y sus críticas relativas al presente texto. Hernán Flores Velasco rp uxc n i cciicc Como todo lo que se ha logrado producir a través de esta casa editorial, nos complace ver concluido lo que antes fuera un proyecto del libro titulado: Problemas de A ritm ética y cóm o reso lverlos. Han sid o prolongados m eses de m archas y contramarchas, de dilectos conversatorios y de enriquecidas discusiones respecto de un sinnúmero de puntos de vista, de lo que podía ser y de lo que debía ser, un libro de amplio alcance y contemporáneo enfoque. El texto que ponemos en vuestras manos, intenta satisfacer todas las exigencias de la aritmética actual, la misma que se encuentra sumergida y conectada, com o en sus inicios, con muchas otras disciplinas de la matemática; sin embargo, continúa siendo la ■'reina”. Esto ha sido el preámbulo de un trabajo serio y permanente en busca de darle lo mejor a nuestro público lector. Creemos haber hecho bastante, sin embargo somos conciernes de que la realidad es cambiante y lo que hoy nos parece aceptable o bueno, dentro de no mucho tiempo nos parecerá poco y con menos bondades; sin embargo estamos predispuestos a todo lo nuevo que se nos exija, porque aceptamos la renovación por las cosas mejores. Colección Racso se satisface de contar con un prestigioso profesional de las matemáticas, como es el Lic. Hernán Flores Velasco. profesor de dilatada trayectoria y autor de varias obras que han ido enriqueciendo la bibliografía matemática nacional. No dudamos que la presente obra corresponda a uno de los trabajos más serios en el campo de la Aritmética Práctica, que se ha publicado en estos últimos tiempos, por la enorme cantidad de información que ella posee, por el orden enque ésta se presenta y por la selecta concurrencia de problemas resueltos y propuestos. En esta obra se pueden distinguir temas que la aritmética convencional pocas veces atendió, sin embargo debemos reconocer que en íá actualidad estos son temas básicos para todo educando que aspira a los niveles superiores como son los institutos y las universidades. Entre estos tenemos : Lógica Matemática, Conteo de Números, Relaciones y Funciones, Estadística,.... etc. Se puede apreciar a lo largo de la obra una profusa y generosa entrega de notas que enriquecen la información y la aplicación de los principios teóricos. Asi tenemos los resúmenes teóricos, los ejercicios de aplicación, los problemas resueltos y los problemas propuestos. Todo este material hace posible que el lector tenga un panorama completo de todos los temas, sus aplicaciones principales, asi com o también una serie de casos resueltos de un modo directo, general y simple. i Espero que el presente texto constituya la fuente del orden en temas y problemas que todo profesor busca al inicio de su carrera, aliviándole de este modo su labor, pues todos por experiencia sabemos que un ejercicio o problema con características apropiadas, originales y de resolución a veces inesperada y directa (pero meditada) y con cálculos que casi siempre conducen a números de fácil operatividad, nos permite ser aceptados con agrado por nuestros alumnos, provocando en ellos una especial atención por el curso. Como en todas nuestras publicaciones anteriores, estoy totalmente seguro que así como he quedado satisfecho de la lectura de los manuscritos, por su aceptable sencillez y eficaz precisión matemática, los lectores experimentarán una agradable sensación de seguridad, puesto que todo lo que aqui se expone fue aplicado por el autor durante muchos años de docencia. Atentamente: Fé lix A ucallanch i Velásquez INDICE GENERAL Página CAP 1 Lógica matemática...................................................................... I I CAP2.- Teoría de Conjuntas.................................................................. 41 CAP3.- Sistemade Numeración............................................................. 75 CAP4.- Conteo de Números................................................................... 105 CAP5.- CuatroOperaciones................................................................... 131 C A P6.- Teoría de la Divisibilidad.......................................................... 191 CAP7.- Teoría de los Números Primos................................................... 229 C A P8.- M.C.D-M C.M ........................................................................ 261 CAP 9.- Números Fraccionarios............................................................. 295 CAP 10.- Potenciación............................................................................ 327 C A P I 1.-Radicación.............................................................................. 349 CAP 12.- Longitud y Tiempo................................................................... 373 CAP 13.- RelacionesyFunciones................ 389 CAP 14.-Estadística................................................................................ 415 CAP 15.- Razones y Proporciones............................................................ 455 CAP 16.- Proporcionalidad...................................................................... 487 CAP 17.- Reparto Proporcional............................. 515 CAPIS.- Regla de Tres............................................................................ 541 CAP 19.- RegladePorcentaje.................................................................. 565 CAP20.- Reglade Interés........................................................................ 589 CAP 21.- Regla de Descuento.................................................................. 607 CAP. 22 - Promedios............................................................................... 631 CAR 23.-Mezcla...................................................................................... 647 Claves de Respuestas.................................................................................. 673 Bibliografía............................................................................................... 675 S IM BO LO S U . 2. 3J N N Z z* Z- Q Q' A í*+ fJC C i I ) o 0 € e A c B A riB A u B A', o. e A 3 i 3! /' V V (r.y) (A . B) —♦ o conj con elementos 1. 2 y 3 conj de los números naturales. O. 1:2. 3: ... cotí) de los números naturales: 1 ,2 .3 : conj. de los números enteros....: -2; -I: 0. I. conj de los números enteros positivos conj de los números enteros negalivns conj. de los números racionales conj de los números irracionales conj de los números reales conj. de los números reales positivos conj. de los números reales negativos conj. de los números complejos símbolo que representa a -J- l conjunto nulo o vacío pertenece a ... no pertenece a ... A es subconjunio de B A intersección B A unión B complemento del conj A existe no existe existe un único no existe un único para todo no para todo suma, o, sumaloria un par ordenado de números distancia entre los puntos A y B implica, luego, por lo tanto es equivalente a. implica en ambos sentidos e n to n c e s <=> / 2 n 2/i + I 2/i - 1 OC W a > b a < b a > b a < b a » b a « b a < r < l v / (* ) /• ' U) ni sen x eos X \% X ctg X sec jr esc x Km si y solo si tal que igual desigual, distinto idéntico aproximadamente número par (n * 0) número impar (n € Z ) número impar (n e N ) proporcional a valor absoluto de a a es mayor que b a es menor que b a es mayor o igual que b a es menor o igual que b a es mucho mayor que b a es mucho menor que b c es ma>or que a y menor que b semejante congruente y o función de x función inverva de x factorial de n = n {n * l).(n - 2). ... () 2 I ieno del número x to\enu del número x tangente del número x cotangente del número x secante del número x cosecante del numero x lím ite mcA w m m c k Entenderemos por lógica matemática a una disciplina intermedia entre las ciencias for males : Lógica y matemática, que trata de resolver los problemas de la lógica mediante un simbolismo de tipo algebraico. PROPOSIC IÓN DE LA LÓGICA Es aquella oración o enunciado que puede calificarse o bien como verdadero (V ) o bien como falso (F) pero no ambas posibilidades al mismo tiempo. Las proposiciones lógicas pueden ser SIMPLES, si expresan una sola idea, o COMPUES TAS, si se fonnan a partir de proposiciones simples ligadas entre si por lo que, más adelante llamaremos conectii bs lógicos. La verdad o falsedad de una proposición lógica recibe el nombre de VALOR DE VERDAD o también VALOR VERITATIVO. Las proposiciones lógicas se suelen denotar con letras minuscuLis tales com o: p, q, r, s, i , ..., etc Por ejemplo : p representa la proposición : " 2 es un número entero " (V ) q representa la proposición : " 1/2 es un número natural" (F ) r representa la proposición :" Teófilo Cubillas es peruano " (V ) s representa la proposición : " Todo hombre es mortal" (V ) t representa la proposición :" 4 . 2 = 9 " (F ) No se consideran como proposiciones lógicas: - ¿Dónde vas? Muchas gracias a + b = x En todas ellas, no se pueden identificar sus valores de verdad o de falsedad. NEGACION DE UNA PRO PO SIC IÓ N La negación de una proposición, consiste en cambiar el valor de verdad que tiene una proposición original. Asimismo, dada una proposición "p", su negación se denota as i: ~p Por ejemplo : p : 19 es un numero impar (V ) —p : 19 no es un número impai (F ) q : Caracas es la capital de Bolivia (F ) ~q . Caracas no es la capital de Bolivia (V ) 12 Problemas di Aritmética v como resolverlos Hernán Flores Velozco Si realizarlos una tabulación: p ~p *~p” se lee : " es falso que p i — — V F "no p* F I V EQl IVALENCIA \ ~p: .No es cierto que p 1.1 CONECTIVOS LÓGICOS 1. D1SYLNCION.- Dos proposiciones lógicas simples se pueden enla/at por medio del conectivo "o" (en el sentido inclusivo v o) pata formar un.i proposición compuesta llamada DISYUNCION de ambas proposiciones La disyunción de las proposiciones p y q se denota as i: p v q Por ejemplo : p . Jorge es peruano r/ : Mich.iel es nurteanietiLano p v q : Jorge es peruano o Michael es norteamericano Su tabla de valores veritativos será : Nótese que: p v q es falsa (F), únicamente, cuando p y q son ambas falsas. 2 CONJUNCION: Un par de proposiciones simples pueden enlazarse mediante el conectivo "y" para formar una pioposición compuesta llamada CONJUNCION de ambas proposiciones La conjunción de las proposicionesp y q se deno ta : p a </. Por ejemplo : p : Raúl es ingeniero q : Samuel es médico p a q : Raúl os ingeniero^jSamuel es medico Su tabla de valores de verdad sera Observe.se que : p <1 p v q V V V V F V F V V F F P <1 P A C / V V © V F F F v F F F F p a * q solamente es verdadera (V), cuando p v q son ambas verdaderas EQUIV ALENCIAS : Pero, sin embargo. además, no obstante, aunque, a la vez. ¡.tilica Mutcmaiita n 3. CONDICIONAL.- Muchas proposiciones compuestos, especialmente en matemática, son de la forma «si p entonces r/*, tales proposiciones se llaman CONDICIONALES o IMPLICACIONES v se les denota poi : p —> t¡ , que significa «p implica </»• Por ejemplo: p : José es limeño q : José es peruano p —i q : Si José es limeño, entonces Juan es peruano FQI 1VAI.ENCIAS: Porque, puesto que, ya que, cada vez que siempre que La tabla de valores y colativos sera P V V F F <? V F V F p ->n v © v V De donde se observa que • La proposición p -* q es falsa (F), cuando el antecedente (p) es verdade ro y el consecuente (q ) es falso. p -> q s - p v q 4 BICONDICIONAI..- Otr.» proposición compuesta bastante común es la de la forma *p si y solo si q »; tal proposición se llama BICONDICIONAL o DOBLE IMPLICA CION y se le denota por: p «-> q , que se lee : «p es condición necesaria y suficiente para q ». Por ejemplo : p : 3 es impar q : 4 es par p q : 3 es impar si y solo si 4 es par En una tabla de valores de verdad se tendrá : Notemos que. p <-» q es vcidadera (V). cuando p y q tienen valores idénticos de verdad. p <-> (/ ■ (p > </) a (</ ► p) * (~p v q) a (~<7 v p) a (p a ? ) v {~ g a ~q) 5. DISYUNCIÓN EXCLUSIVA.- Dadas las proposiciones p y q. la DISYUNCIÓN EXCLUSIVA de dichas proposiciones se denota p Aq que se lee :«p o q pero no ambas » o también : « o bien p o bien q ». Por ejemplo : p : Jorge va al cine con Edith q : Jorge va al cine con Gabriela p A q : Jorge va al cine, o bien con Edith o bien con Gabriela p Q P V V ® V F F F V F F F ® 14 Prubianas de Aritnu tica v cuino rcsoln ilo.s Hernán Flores velozco Tabulando los valores veritativos : p Q p A q Observemos que : V V F V F vY) p A q es verdadera (V), solamente F V (v ; cuando p y q tienen valores de F F F verdad opuestos. p Aí7 - - (p <-> q) ■ (p v q) a ~ (p Aí/) = (P a ~q) v (c/^-p) 1SL TAUTOLOGIA, CONTRADICCION T CONTINGENi 1 -TAUTOLOGIA - Es toda proposición compuesta cuyo valor de verdad es siempre v erdadero (V) para cualquier combinación de valores veritativos de sus componen tes. Por ejemplo, construyamos, paso por paso, la tabla de verdad de • l(p v a ) a ~ q ] ->p P <1 p v q ~<l _ Q > vq )X ~ q |(p v q) a -p] — > p V V V F F F •v¡ V V F V V V V V F _ V . V F F F V F F F F * V F F V. F Luego, la pro|>osición [(p v q) a ~q\ —»p es un.» TAUTOLOGÍA 2 - CONTRADICCION.- Llamamos así a toda proposición compuesta cuyo valor veritativo es siempre falso para cualquier combinación de valores de verdad de sus componentes. Por ejemplo, construyamos la tabla de valores veritativos de ' l(p a cf) v ~q\ a ~p P </ p A (7 1 > w < •c i ~q |(p A í / ) v r/| a ~p V V V V F V F V F F F V F F V F V F V F V F F F F F F 1 V F F V De donde notamos que la proposición [(p a q) v q\ a —p es una CONTRADICCIÓN Lógica Mate matica 1 5 3 - CONTINGENCIA - Es aquella proposición lógica simple o compuesta, cuya tabla rlc verdad liene al menos un verdadero (V) y un falso (F). Construyamos por ejemplo la tabla de verdad de . (~p a ~q) v ~q p <7 ~P ~q ~ P A ~ q Í ~ P A ~ q ) v ~ q V V F F F F f -s F F V F F V 1 F F V V F V V F F F F F F F V V V V V V Luego, podemos afirmar que la proposición . (—p a —p) v —q es una CON NNGE.NC1A 1.3 PROPOSICIONES LOGICAMENTE EQUIVALENTES L)os proposiciones lógica p y q se dice que son lógicamente equivalentes cuando sus tablas de verdad son idénticas; en esb* caso se denota : p s q Como por ejemplo, construyamos las tablas de verdad de : ~P —>~~q y P v ~q P q ~P ~q ~P -> ~q p v - V V F F 1 i Í V | V F F V V J V K V V F F 1 r i v F F V V Vs_._J l y ji i idénticos I.uego, las proposiciones compuestas : —p —» — q y p v ~q son LOGIC AMENTE EQt 'IVA- 1 ENTES. > lo denotamos asi: ~p ->-(/ s p v ~q 16 Problemas de A ritme tica v como resolverlos Hernán Flores Velozco 1.4 VETES DEL ALGEBRA D E PROPOSICIONES Ira Ley : IDEMPOTENCIA P A p s p p vp = p 2da Le> : CONMUTATIVA PAÍ/mq/^p p v q = q v p 3ra Ley : ASOCIATIVA ( p a < 7 ) A t = p a ( í / a e ) ( p v g ) v / ■ p v ( g v r ) 4ta Ley : DISTRIBUTIVA p a (17 v r) = (p a í/) v (p a r) P v ( ( / A r ) = ( p V p ) A ( p V r ) 5ta Ley . MORGAN ~ ( p A i / ) » - p v - f / ~ (p v í/ )s ~ p a —q 6la Ley : COMPLEMENTO T = Tautología C = Contradicción p v —p s T (Tercio excluido) p a —p = C ( Contradicción) p » p (Doble Negación) ~ T = C - C =T 7ma Ley : IDENTIDAD p v T s T p a T = p p v C - p / ja C h C 8va Ley : IMPLICANCIA MATERIAL p - » r/ - ~ p v q üna Ley . CO.NTRARECIPROCA p —* q = ~ q —f ~ p lüma Ley : DOBLE IMPLICACION P H p s (p -> q ) a { q ->p ) s ( - p v <7)a ( ~ o v p ) = (p Ai / ) V ( - p A ~ g ) 1 lia Ley : ABSORCION p a ( p v ( }) * p p v ( / J A ( / ) í p p A ( ~ p V í / ) » p A<7 p V ( ~ p A p ) s p V q \ L ó g i c a M a t e m á t i c a 1 7 PR0 GL6MAS R€SU€LTOS 1 Dadas las proposiciones : p : Marco es com erciante q : Marco es próspero industrial r : Marco es ingeniero Sim bolizar el enunciado: " S i no es el caso que, Marco sea un com erciante y un próspero industrial, entonces, es ingeniero o no es com erciante " — A) ~ (p a q) > (r v p) B ) (~p a q) -* (r a q) C) - (p v q) -» frv p) ^ 0 — (p a q) -> (rv ~p) E ) (~ p a -q) -> (~ rv p) Resolución - Si no es el caso que. Marco sea un es ingeniero o no es comerciante y un próspero industrial comerciante „ „ -p - - « v - i ¡ , > (entonces) , »\P a <7 ) — —<=- ( r v - p ) solución ~{p/\q) (r v ~p) RPTA. D 2.- S/: p : Luis compra pan q : Luis Toma desayuno r : Luis se levanta temprano Sim bolizar: c y\ r* ) V ” ^ A « S/ Lu/s se levanta tem pranqjino compra pantfim plica que podrá tomar desayuno¿J pero, que baya comprado~eípan es condición necesaria y suficiente para que se baila levantado temprano » A )[(r a ~p)v - q ]A [ (p * + r ) D) [(r a -p) <-> q ] a (r -> p) B ) [ ( r * P )- > - q ] * (q x O E ) [(p a q) -> r] a p C) [(r a -p) -> -<7 ] a (p <-> r) Resolució n - ’ Si Luis se levanta temprano que hnvn comprado el pan es condición, y no compra pan y necesaria y suficiente! para <jue se haya _ no podra tomar J j . desayuno levantado temprano i ^ r a ' (implica que) " - ■) pero [ ( r Q ¡ ~ „ ) • ~¡¡ | .. ' a ( i x & ' r ) s o l u c i ó n : | (/ ' a —p ) —> ~ q | a ( p <-> / ) R P T A C F 3.- S i la proposición compuesta (~p a r) -> (r a -q) es falsa, determ inar el valor de verdad de las proposiciones r, p y q respectivam ente. A ) FVV B ) FV F C) VFV D) VVF E ) VVV 18 Emblemas de Aritmética y como resolverlos Hernán Flores Velozco Resolución.- V -*• - f ÍE1 La proposición compuesta : (—p a t ) -» (r a — q) es una CONDICIONAL, la cual sera falsa (F) solocuando el antecedente (-~p a r) se.» verdadero (V) y el consecuente (r a ~q) sea falso (F). V V v^/ ' - 'v * La conjunción (—p a t ) será verdadera (V) solo en caso que ~p sea V y r sea V , luego : f p F l y i r j x i En la conjunción (r a — q'), para que sea verdadera (V), como r es V. entonces r-q esJypor lo tanto: V r : V q : V p : F RPTA. D P* 4.- De la falsedad de la proposición : (p -» ~q) v (~r -> s), deducir el valor de la verdad de las siguientes proposiciones com puestas : a) (-p a ~q) v -q b ) [ (- r v q )A p ]< -> [(-q vr)A s ] c ) (p - * q )- > [(p v q ) a -q] A) VFV B J F F F C) VVV D) VVF E) FFV Resolución.- (p -* -q ) v (- r -» s) » F Nótese que la expresión dada es una DISYUNCION, la que solo es falsa (F ) cuando sus dos componentes son falsos (F), luego : p —» ~(¡ = F y — r -> s s F Ambas expresiones resultantes son CONDICIONALES que únicamente son falsas (F) cuando el antecedente es verdadero (V) y el consecuente es falso (F). De donde : p = V ~q = F y ~r e V s a F Entonces: p : V q : V r : F s :F Reemplazando estos valores de verdad en cada uno de las expresiones dadas se tendrá a) (~p a —q) v ~q = ( —V a —V) v —V * ( F a F ) v F = F v F s F li) |(—r v q) Api <-» |(—í7 v r )A s l = |(—F v V) a VJ | (~ V v F )a F ] Lógica Matemática 1 9 s | (V V V O a V I <-> | ( F v F ) a F J a [ V a V | | F a F ] = V <-> F = F c) (p -> q ) ->|(p ve/) a — q \s (V -» V) -» I ( V v V ) a —V| 9 V —> ( V A F ] ■ V -> F ■ F Luego: F F F RPTA. B 5.- S i la proposición : (~p -> ~q)v (r A q ), es falsa; entonces los valores de verdad d e : a) ( p q ) ( r A ~q) b) -q -♦ [ ( p <-> q ) a r] son respectivam ente: A) VVj B ) VF C) FV D) F F E ) Indefinidos Resolución - Notamos que nos dan como dato una DISYUNCION : (—p —* q) v (r A q), esta solo será falsa (F) cuando sus dos componentes sean falsas ; es decir —p -* ~q * F y rA í/ s F La primera de ellas, por ser una CONDICIONAL, únicamente sera falsa cuando ~p sea verdade ra (V) y — q sea falsa (F), luego : p = F q s V En la segunda que es una DISYUNCION EXCLUSIVA , se cumple que es falsa (F ) cuando las proposiciones componentes tienen valores de verdad iguales, entonces como q es falsa: i s F Reemplazando los valores de verdad en las expresiones pedidas se tiene a) (p q) -» (r A ~q) = (F -» V) -> (F A —V) s V -» (FA F ) = V -> F = F b) ~q -» |(p q) a t| ■ ~V -* | (F <-» V) a F| - F -* I F a FI = V Luego:’ F V RPTA.C • 6.- S i la proposición : ~[(p a ~t) -> (r A ~q)] es verdadera. Hallar el valor de la verdad de; a ) ( r * p )A [ (p A q )~ * (rv q ) ] b) (p q) A (r «-» q) c) (r a p a q )v (r a q) v q A) VFV B) FFV C) VVF D) VVV E) FFF 20 Problemas de Aritmctiia y como resolverlos Hernán Flores Velozco Resolución.- Fácilmente se deduce que: (p a -p) —> (r A — q) debe ser falsa (F), luego por ser una CONDICIO NAL, solo sera falsa (F) cuando (p a —r) sea verdadera (V) y (r A ~q) sea falsa (F). Ahora bien, para que (p a — r) sea verdadera: p = V y ~r * V, es decir p s V y r = F La otra proposición (r A — q) solamente será falsa (F ) cuando / —q tengan indénticos valores veritalivos, entóneos como /' es falsa (F) , — q también es falsa (F), >e deduce que : q = V Reemplazando en las expresiones pedidas a) (r a p) A [ (p A q) —> (r v q) \ = (F a V) A [ (V A V) —> (F v V ) | s F A I F -» V ] * F A V = V b) (p «-» q) A (r <-» t/) £ (V *-> V) A (F V) = V A F £ V c) (r a p a (7) v (r a </) v q = (F a V a V) v (F a V) v V a ( F A V )v F v V £ F V F V V v V Luego: V V V RPTA. D G Se sabe que : t = (r-* s )Á - f f / 1 u — (r —> -sj —> -r Además, "f"es falso y "u " es verdadero: determinar el valor de verdad respectivo d e : a) [(r —* u) a (t A S ) A ~t] b) [ (r —> u)-> t]-> s c) [ rA (u A t ) ]- * s A) VFF . B) VVV C) VFV D) FVV E) FFF Lógica .Matemática 2 1 Resolución - Veamos, ahora otro procedimiento para determinar los valores de verdad de r y s , construyendo la tabla de verdad de / y //: r s r -» s -s — ; r ~ s ~r /. " -s (r -» s) A —r ,---- '---- > (r —» —s) —♦ r V V V F ~ ~ ~ F F V V '© © F V V F © ® F V V F V V F F F F V V V V F F Motamos que t es falso (F) y u es verdadero (V) solamente cuando r es verdadero (V) y s es falso (F), es decir: r • V s : F 7". F u : V Reemplazando en las expresiones pedidas: a )l ( r —» u )A (/^ s )A ~ r ) = { (V -*V ) ] a (F A F ) ]A ~ F - I V a F 1A V % = F A V = V b) [ (r -»u) -> / 1 -»s c) ( r A (u A /) | -* s Luego: VVV = I(V - * V )- » F 1 - » F = | V -» FJ -» F - F -» F s V « l V A (V A F )J -> F « I v a v l -> f * F -> F - V RPTA B 8.- Sabiendo que el valor de verdad de la proposición com puesta: { -[ (p a r)-* q ] * [ ( p v q ) ó s ] } - * { ( s A p ) - * t } siempre es falso, determ inar el valor de verdad de la siguiente proposición : { [ (- p Á q )A r ] -* ~ [q - * ( t - * p ) ] } ó (p ó q ) B ) F C )V ó F D) Tautología E ) Contradicción / A) V 22 Problemas de Aritmética y como resolverlos Hernán Flores Velozco Resolución- La expresión dada como dato es una CONDICIONAL; ahora bien, esta solo puede ser falsa (F) cuando el antecedente sea verdadero (V) y consecuente sea talso (F), es decir ~[(p A t ) -*p] a (p v p ] As] = V (s A p) -» / = F Reemplazando Reemplazando ~!(p a t ) —> <7] 3 V y (p a p) A s = V O r ( p a r) - » q h F ^ _ _ ^ p a te V v q * F p = V r = V X / (V V F) A s = V V As s V O s - F (F A V) -* / = F V -*/ = F O /« F Reemplazando en la proposición pedida : {](—p Api A r] —> ~|p —»(/ -*p)]} A(p Ap) = (l(~ V A F ) AV] -> ~[F-> (F-> V )I) A (VAF) e {]( F AF)AV|-> ~[F-> V]|AV = {| F A V] —» —|V ]} A V ■ { F -* F } A V s V A V Luego: R P T A .^ 9.- Es posible determ inar s i la proposición "p " es verdadera o falsa sabiendo que: ~(p a r) es verdadera ; p -» q es verdadera y ~r-> ~q es verdadera ? A) Si, es verdadera B ) Si, es falsa C) No se puede D) Depende de r E ) Depende de -r Lógica Matematim 23 Nuevamente utilizaremos las tablas de verdad para determinar el valor de verdad de "p'\ Como hav tres proposiciones :p ,q y r s c formarán 8 (= 23) combinaciones de valores : Resolución.- _ P Q r__ ~q I__P A r ~ (P a t ) p -* q _ —r —» —q V V V F IV V ' V V V V F V F F v i V F V F V F V V F F V V F F V V F V F V ® V V F F F (Y) © © F V F V F F V V F ® F V F V F © © ® ® F F V V F © (y; © Puede observarse que las proposiciones compuestas ~(p a r), p-*q y r —» —q son verdaderas en tres casos (marcados en la tabla) y en cualquiera de esos casos "p" es falsa. Luego: p ■ F RPTA B 10.- S i definimos : p • q s ~(p —> q) entonces s i : ~p • (~p —* q) verdadera ; determ inar el valor de verdad d e : a ) -(Q * P ) -q * -p y / )V F B )V V C )F V D )F F E) N.A Resolucion.- (I) La equivalenciap * q = —(p —> q) indica que la tabla de verdad de ambos miembros son idénticos: P q p - *q ~{p -» q) P q p * q V V V F r \ V V F V F F V I ; V F Y F V V F l t/ F V F F F V F F F F l)e donde observamos quep *q sólo es verdadera (V ) cuandop (antecedente) es verdadera (V) v q (consecuente) es falsa (F) ; luego, en el dato : 24 Problemas de A ritmé tica y como resolverlos Hernán Flores Velozco ~P * C~p -> <7) * v ~P £ V y 'O Reemplazando P - F ~ F -> <7 = F V —»p s F i " 1 <7 = F Reemplazando en las expresiones pedidas * a) ~(q *p ) = ~ (F + F) F = V b) —q *~p * ~F * —F II) De la equivalenciap * q = ~ (p q) podemos darnos cuenta que el nuevo conecti\o= es equivalente a una CONDICIONAL NEGADA, luego en el dalo : -p * ( ~p -* q ) = - l~ p -> (~p —> <7)] = V V * V F Luego: V F RPTA. A Luego : ~p -> ( —p —»r/) - F —p = V y —p —»<7 = F V -» q ^ F <7 . F Luego, en las expresiones pedidas : a) ~{q * p )s - K p —>p)I E£/-»P s V Lógica Matemática 25 b) ~<7 * ~P * ~[~Q -* ~p\ = —| —F -» —F] - - I V-» V] = ~ V - F Luego . V F HPTA A 11.- Utilizando las leyes del álgebra de proposiciones, determ inare l equivalente más simple de la expresión. (p * q )v [ ( - p * ~ q ) v p ] A) (p v q ) B ) ~p a. q C ) p ^ q D) q -* p E ) p a ~q Resolución.- l'tili/ando las leyes del álgebra de proposiciones : ( p a <7) v |(~p a ~q ) v p) s (p a, q) v [p v C~p a —<7)] por ley CONMUTATIVA « (p a <7) v |p v ~p ] por ABSORCION r-.. V inji * ( (p a q) v p ] v —q por ley 1A l IV’A * I P v (p a q) 1 v —q ...por ABSORCION = p v ~ q ............... por ley CONMUTATIVA 9 -q v p por IMPLICANCIA MATERIAL * Q -* P ....................... Solución. q -» p RPTA I) 12.- Cuál es el equivalente más sim ple d e : ~(p -> q) v - (p v q). A) q B ) -q C) p E )- p E ) p v q Re?>olución.- —(p -»<7) v ~(p v q )^ — ( —p v q )v ~ (p v q) por ley IMPLICANCIA MATERIAL m ~ l (~ P v q) a (p v q") ] por MORGAN s —| ( —p Ap) v <7) 1 por ley DISTRIBUTIVA = - ( C v q 1 por CONTRADICCION = ~ | p ] por IDENTIDAD = ~q Solución: —q RPI'A. B 26 Problemas de Aritmética y como resolverlos Hernán Flores Velazco 13.- Sim plificar la siguiente expresión : [ (~p v q) -» (~q v p) a ~(p a q) ] A )p B )q C) -p D )-q E ) p * q Resolución- [(—p V Í7) -> (í/ v p )] A — (p A g ) a |~ (~ p v q) v (—í/ v p )j a — (p aq ) .... por IMPLICANCIA MATERIAL se |(-- ^ a ~q ) v ( — q v p )J a —(p a r/) por MORGAN = | (p a ~q) v (-</ v p) J a ~(p a r/)....... por DOBLE NEGAC ■ l((p a ~r/) v —q) vp | a — (p a q ) por ley ASOCIATIVA = 1 ~</vp | a - (/ ;a í/) porABSORCION s ( —f/ vp ) a (~p v —q) ................. por MORGAN ■ —q v (yj a p ) ..................... .......... por ley DISTRIBUTIVA = ~ q v C ............................................ por CONTRADICCION S ~q .................................................... por IDENTIDAD Solución : — q RITA. D 14.- Sim plificar: ~ [ (p A q) -q ] A )p * q B ) p v q C) p a ~ q D )p v -q E ) -p a q Resolución- Comparando las tablas se verdad de la BiCONDICIONAL y de la DISYUNCION EXCLUSIVA so observa que: P A q ~ (p q) ....(a ) ~ l(p A q )- > ~ q l = ~ l~ (p A q )v ~ q \ ........................... por IMPLICANCIA = ~l~(~(p«-><7)) v — q\ ................... por lev (a) = ~ I (p q) v I .......................... por DOBLE NEGACION = ~(p q) a c7 ........................... por MORGAN s ~ (p <-> q) a q ................................. por DOBLE NEGACION s - 1 (p a q) v (~p a ~q ) 1 a q ......... por DOBLE IMPLICANCIA = |~ (p A (l) A ~P A —«/) 1 A </ ........ por MORGAN - [ (~p v — <7 ) a ( - — p v </) J a q ... por MORGAN - [ (~p V -Í/) A (p V <7) ] A <7 ......... por DOBLE NEGACION = C —p v —q) a [ (p v q) a q ] ............ por ley ASOCIATIVA = (~p v ~q) a r/ ............................... por ABSORCION s ~ p a < 7 ......................................... por ABSORCION Solución: —p a </ RPTA E lógica Mutinuil ira 27 15.- La siguiente proposición: «Si Patty no va al cine o Patty va aI cine, pero no va con falda, implica que no va al cine pero tiene puesta su falda » ; es equivalente a : A) Patty va al cine D) Patty no lleva puesta su falda B ) Patty no va al cine E ) Es una Tautología C) Patty tiene puesta su laida Resolución.- Consideremos las siguientes proposiciones . p : Patty va al cine q : Patty tiene puesta su falda Entonces la proposición compuesta resultante del enunciado dado será * { l (~p v p ) a —q | - » ~p } a p - {|T a ~q\ -» —p ) * q . . . por TERCIO EXCLUIDO = { - < / - > ~p 1 a p por IDENTIDAD * { — q v —p ) a p por IMPL1G\NC1A MATERIAL m (p v —p| a p .............. por DOBLE NEGACION * <1 Luego, la proposición dada sera equivalente a . Patty tiene puesta su falda RPTA. C 16.-Dada la proposición: « S i hoy hace calor entonces me pondré un pantalón blanco; y que no me ponga pantalón blanco es condición necesaria y suficiente para que hoy haga calor*». Está proposición es equivalente a: A ) Hoy me pondré un pantalón blanco B ) Hoy no hace calor C) Hoy no hace calor y usaré un pantalón blanco D) Hoy no me pondré un pantalón blanco E ) Hoy hace calor Resolución - Sean : p : Hoy Mace calor p : Hoy me pondré un pantalón blanco Luego, la proposición que resulta del enunciado será : [p -> q) a (— p p) b (p —► p) a | (~p —»p) a (p -* —p) ] ..... por DOBLE IMPLICANCIA = (-P v p) a [ (— q v p) a (~p v -p ) ] .. por IMPLICANCIA MATERIAL s { —p v p) a | (p vp ) a (~p v ~p ) | ..... por DOBLE NEGACION = [ (~p v p) a (p vp ) | a (~p v —p ) por ley ASOCIATIVA 28 Problemas de Aritmética y como resolverlos Hernán Flores Velozco = l (~ P a p) v <7 ) a (~p v —í/) por ley DISTRIBUTIVA - [ C v q | a ( ~p v ~q) por CONTRADICCION s q a (~p v ~q ) por IDENTIDAD = q * ~ p .... por ABSORCION = —p/\q por ley ASOCIATIVA Por lo tanto, la proposición dada resultó equivalente a : Hoy no hace calor y usaré pantalón blanco RPTA. C 17.-¿ Cuál o cuales de las siguientes proposiciones es equivalente a : «Si hoy sale e l so l, entonces mañana no vamos a la playa» ? I) No es el caso que, hoy salga el so l y mañana vamos a la playa II) Hoy sale el so l y mañana no vamos a la playa III) Hoy no sale el so l o mañana no vamos a la playa A) I B ) I y II C )ll D) III E ) I y III Resolución Sean: p : Hoy sale el sol q : Mañana nos vamos a la playa Entonces, la expresión dada se simboliza as í. p —> —q m —p v —q Ahora, foniialicemos l.is expresiones y luego simplifiquemos • I) (p a (/) = -p v ~p II) P a q III) —p v ~q Luego la proposición dada es equivalente a : I y III RPTA. E 18.- La negación de : "N i Pepe estudia matemática ni atiende la clase " es : A) No es cierto que, Pepe estudie matemática y atienda la clase B ) Pepe atiende la clase y estudia matemática C) Pepe no atiende la clase o no estudia matemática E) Pepe atiende la clase o estudia matemática Resolucion.- Asumiendo las proposiciones. p : Pepe estudia matemática q : Pepe atiende a la clase Luego, la proposición compuesta : " Ni Pepe estudia matemática ni atiende la clase ", se Lógica Matemática 29 simbolizará asi : ~p a — q. Esta proposición, por la de Morgan se convierte en : -~{j) v q). Entonces, la negación de ésta será : {p v<7) mp wq 19.- De las siguientes prem isas: - S i estudio en la mañana entonces no me levantaré temprano - Estudio en la mañana o no voy al cine en la tarde - Iré al cine en la tarde Se puede conclu ir: , H I) Estudio en la mañana II) No me levanto temprano A) Solo I B ) l y l l C) Solo II D) Falta inform ación E ) Ninguna Resolución.- Este problema corresponde al llamado METODO DE DERIVACION FORMAL mediante el cual hallamos una conclusión formal en base a premisas supuestamente verdaderas. En este caso las premisas se formulan en función a tres proposiciones. p : Estudio en la mañana q : Me levantaré temprano r : Vov al cine en la tarde Premisa N,J I : p -» — q Las tres premisas se supone l*remisa N° 2 : p v —r * que tienen a verdadero (V) Premisa 3. r como valor veritativo * En la premisa N° 3 : r * V * En la premisa Nu 2 : p v —r = V , luego • p v ~V = V ■ c * Pope atiende a la clase o estudia matemática RPTA E p s V : Estudio en la mañana q ̂F No me levantaré temprano r * V : Iré al cine en la tarde RPTA B 20.- Para una proposición cualquiera "p" se define: tdero 30 Ptoblamu (le \t itnivtica \ canto tesolvi ilos Hernán Flores Velozco S i: \|/ (x) = 1 ; x s (p a -r) <-* (s -> w) y (y) = 0 ; y= w v -s Hallar respectivam ente : y (s «-» -w) y y (~p v r) . A) 1 ; 1 B ) 1 ; 0 C) 0 ; 1 D) 0 ; 0 E ) No se puede Resolución - De acuerdo a la definición vj/ (y) = 0 cuando "y", es decir la DISYUNCION tu v ~s , es falsa y esto solo ocurre si u' es falso (F) y s* es verdadero (V). entonces con estos valores de verdad se deduce que s -> w es falso (F) Esto serviia en el siguiente análisis A partir de la misi i ia definición: y (a ) = I ei itonces as(/m —i ) (s —* tv) es verdadero (V ), de donde, como s —*tv es falso (F) , (p a — r) es falso (F) Analizando las expresiones pedidas * ) so ~tv = Y *-» —F = V o V s Y , luego vp (,s <-* —tv) = I *) — p v r * ~ (p a —r) m — F a V , luego * \p (~p v r) = I á0 por ley de Morgan 1 ; 1 RITA A 21.- A l evaluar la tabla de verdad de la siguiente proposición compuesta : «Si el triángulo tiene dos lados iguales , entonces el triángulo se llama isósceles y el triángulo no se llama isósceles. Luego el triángulo no tiene dos lados iguales» Se obtiene: ¿ Tautología, contingencia o contradicción? A) Tautología B ) Contradicción C) Contingencia D) No se puede E ) Im posible Resolucion.- En el enunciado se puede distinguir 2 proposiciones: p : El triangulo tiene 2 lados iguales q : El triángulo se llama isósceles \ » Luego, la proposición formalizada en forma simbólica sera : | p —> (<7 a ■—</) ] ■—p * (—p v (p a —p )] —> —p por IMPLICANCIA MATERIAL S I- P V C ]- > ~ p ....... por TERCIO EXCLUIDO ■ —p —>—p por IDENTIDAD p v ~p por IMPLICANCIA MATERIAL = p v —p .... ... por DOBLE NEGACION • T por TERCIO EXCLUIDO Tautología RPTA. A Lógica Mal tamílica 31 22.- Determinar cuántas de las siguientes proposiciones son tautológicas : i ) - q - + [ ( p - * q ) * ~ p ] I I ) [ ( P - K 1) a ~ q]-+ -P III) (p a q) a (p > -<p¿ JV )[~ (p A q )-> p )A ~p A) O B ) 1 C) 2 D) 3 E ) 4 Resolución.- 0) -> I (p -»f/) I a ~p = ~q -> | (~p v q) a ~ p | .............. por IMPLICANCIA MATERIAL m ~ q —> —p ................ por ABSORCION ■ p - r r/ ................ por CONTRARECIPROCO (II) | (p —> <7) a ~~Q ] —> —p = [ ( —p v <7) a ~q | —> —p por IMPLICANCIA MATERIAL s (~p a —p) —» —p ...................... por ABSORCION £ ~ (—p a ~~q) v ~~p ................... por IMPLICANCIA MATERIAL ■ (~ —p v —— q) v ~ p ................... por MORGAN = ( p v <7 ) v ~ p .................. por DOBLE NEGACION £ ( q v p ) v —p .................. por ley CONMUTATIVA - q v (p v ~ p ).................... por ley ASOCIATIVA £ q v T ............................ por TERCIO EXCLUIDO £..............T ................................... por IDENTIDAD (Tautología) ✓ (III) (p a q) a ( p -> ~q) £ (p a <7) a (~p v -</) por IMPLICANCIA MATERIAL * (p a í/) a —(p a <7) ..................... por MORGAN £ C .................................. por CONTRADICCION (IV) [ (p a ¿7) —> p | v ~~p * [ — (p a <7) v p] v ~p por IMPLICANCIA MATERIAL £ ( (p a q) v p | v —p .................... por DOBLE NEGACION s p v —p .............................. por ABSORCION * T ................................... por TERCIO EXCLUIDO (Tautología) 2 RPTA. C 12 Problemas de Aritmética \ como te solverlos Hernán Flores Veiazco 23.- S i definimos un nuevo conectivo "A" como : p A g e (p v q) a (-p v ~q) entonces la formula (p A -q) A p equivale a: B ) -p a -q C)-p*->q D) -q E) -pA) p —> q Resolución - Utilizando la defin ic ión d a d a : (p A ~ q ) Ap =? | ( p v ~ q ) a ( ~p v q ) \ A p s {[(/ ; v ~q) a (~p ví/)| v p ) a {--[(/> v —q) a (~ p vr/)| v ~p) Aplicando la ley DISI RIBUTI\ A y de MORGAN : = { f ( p v —q) v p | a \ { ~ p v q ) v p | } a { ~ ( j j v -q) v ~ ( ~ p v q) v ~ p ) Aplicando la lev CON MU IATIYA \ de MORGAN : = { ( / ) V - q ) A ( ~ p V / J V ( / ) [ A { { ~ p A Í / ) v ( / M ~ < / ) V ~ p | Aplicando la ley del TERCIO EXCLUIDO y ASOCIATIVA = { ( p V — r / ) A ( T v p ) } A { ( ~ p A q ) v - p v ( p a ~ c / ) > Aplicando la lev de IDENTIDAD Y ABSORCION . = { ( p v ~ q ) a T } a { - p v ( p A ~ í / ) ) Aplicando la ley de IDEN TIDAD Y ABSORCION : = { p v ~ q ) a { - p v ~ í / } Aplicando la lev DISTRIBUTIVA: { p A ~ t / } V ~ t / Aplicando la lev de CONTRADICCION : = C v Aplicando la ley de IDENTIDAD :✓ = ~q ~ q RPTA D 24.- Se tiene que : pss q = Representarproposicionalm ente el si guiente círcu lo lógico es ind icar su proposición equivalente más sim ple: A ) p B )r C) -q D) p * q E ) ~ p s s r p s r q i —r- P q l oyií íi Mati nuitica 33 Resolución.- La representación preposicional del circuito será : \p a (r v q) a q\ v [r a í~ r v q ) Ap| |p a [r ve/) Api v [r a (~ r v q ) Ap] 2 (p A r/ ]v |rA q A p ] por ABSORCION s (p a r/1 v [r a ( p a r/)| por ASOCIATIVA a p a <7 ...... por ABSORCION p a q RPTA D 25.- Sabiendo que se diseña un circuito lógico de la siguiente m anera: p * q * p q - P q — p v qm . — Diseñar un circuito para : p A q A) — P --- 9 — — p --- ~q —i - P --- ~9— ~ B ) — C) — —~9--- P ~ - ~ P --- <7—1 —~P---~9- D )—P — — P <7 — L_~p q — E) N.A Resolución - Comparando las tablas de verdad de la BICONCIONALy la DISYUNCION EXCLUSIVA se puede llegar a la siguiente equivalencia : p \ q = ~ { p E ~ ((p Ap) v ( — p a — <7) .......... por DOBLE IMPLICANCIA s ~(p a q) a ~ (~ p a ~p) ......... por MORCAN 2 — (p v — p ) a ( p v </) ... por MORGAN e (~p v ~ q ) a ( p v p) ......... por DOBLE NEGACION s (p v 9 ) a (~p v — q ) ......... por ASOCIATIVA 34 Problemas de Aritmética \ como resolverlos Hernán Flores Velozco * |p a (~p v ~p)| v | ( / a (~p v ~p)| ... por DISTRIBUTIVA - (p a —q) v (p a ~ p )....................... por ABSORCION *■ (p a —p) v (~p a p) ¿ ..................... por CONMUTATIVA Construyendo el circuito . — P -P-, p p — RPTA B 26.- Hallar la proposición equivalente más sim ple de : r m : > n \-~p--q-j A )- P - Resolución. B )- r- t- Dividiendo el circuito C) —r — t — D) - r - E )- p - ~ q L ~ n — p — I I— p — p — q p _ ~ p \— „ / B *• Resolviendo cada parte: A * ( p v p ) a ( ~ p v —q) * ( p v p ) a — ( p a p ) . . = p A p ....................... B = (p A p )v (~ p A -p ) -r— /-j Entonces el circuito será - (A u B) a C por MORGAN por DISYUNCION EXCLUSIVA = (p A (j) v — ( p v c/)............... por MORGAN E ~ l~ (p a q) a (p v c / )J............ por MORGAN = ~ I (p v </)1 a ~(p a < / )1 ......... por CONMUTATIVA = ~ (p \q ) por DISYUNCION EXCLUSIVA C = r v (r a /) « r ............................................ por ABSORCION Reuniendo las partes 1 (p Ac/) v ~ (p Ap) |a r ............... T A r ..............................por TERCIO EXCLUIDO / por IDENTIDAD l.ogu u Mciicnunic a 36 Ptobianas de Antmctiea \ como resolverlos Hernán Flores Velozco PROBLEMAS PROPUESTOS 1.- De las expresiones: (I) \- + 4 (U )! Hola i (III) <4-0 = 4? (IV ) 2 + 2 = 4 (V ) Cu/cu es la capital cid Perú Son proposiciones . A ) Indas O) 1,11.111. IV y V B) I , IV y V li)So lo V ^ í v > v 2.- Sean las proposiciones: p : Carlos estudia en la U N I q : Carlos es comerciante r : Carlos gasta poco dinero Snnholt/ar. «I:s sullcicni^quc Carlos sea coincidíante v o gaste mucho dmcio, para que no estudie en la U.N.I. Peí o si estudiaren la U.N.I. en tonces no es comeiciante» ‘ A ) [((/vr)-»-/> | a (p->q) tflf[(íy v ~ r)- > -/>) a (/>-> ~ í/ ) C) [ ( r / v r )—»/>! a (/>-»//) D) [(p a /•)->/>! a (~/>-»r/). I£) [ ( p v r ) v - p j a (/m i /) 3.- Sean las proposiciones : p ' Roberto se casa con Janet q : Sus padres se enojaran con é l . r : Sus suegros se cniqaran con él Simboliza! : *«Koheito se casa con Janet entonces sus *5 ^padres se enojarán conjil. y si no se casa con Janet entonces sus suegros se enoja- tan con éí. Pero Roberto se casa con Janet o no se easa.Vor lo tanto, sus padres o sus suegros se enojarán con él». A) {[(/>-»</) a (~p->i ) )v (pv~p)¡ (í/vr) H) [(/#-></) A (-/>-»/)v (pv~/;)J -* (q v r ) C ){((l’-*‘l) b (-/>->') Jv [(/>v-/>)| -M í/vr)]} i D) (p->í/) A (-/>-»/ )v(pv~p ) A Ufvr) ^ {[(p-> t/) A (-/í-»r)| A (pv-p )} - » (í/ v ;» 4.- Si se sabe que : p v ~ q es lalso. q —> v es verdadero y rv .v es verdadero , al hallar el valor de verdad de las f ormulas : ( I) q a — / ) H ( / V - / ) ( II) (p <-> -.v) v ~ [i a ~.\); se obtiene . A ) V l: B lbV C )VV D) H- I:)Contiadicei(>n. contingencia 5.- Si se sabe que p a q es verdadeta. # v / es V y p «-> r es lalsa. entonces los valores de verdad de p. q. r y t sonrespet livamente: A) VbFV B )W V I; Q VVI-V D )V iw p: )W it 6.- Si se sabe que ■ (p aí/) es lalso y (q —> t) es lalso. ¿Cuáles de las siguientes proposicio nes son verdaderas? ( I) (~p v t) v v ( II) -\p a ( - í/v ~p )| ( III) | p v (q a - /)] —» \{r —» q) a - Kq a M| Lógica Matemática 37 A ) Solo I D) II > III solamente B ) Solo III E l Todas C) I y III solamente 7.- Si la proposición : ~ [ ( q —» v) —» (/>—»/)] es verdadera ; hallar el valor de verdad de: (I) (~.v-»-</) A (r- » / j) ( II) - ( í/a -í ) a (p A - r ) ( III) (/? a í / a r A s ) v ( / ;< -> /) A)VTV B )F W C)FVF D>VW E)1FF 8.-Si la proposición: (/ v 5)-»[(/)a~.í)->(/ja'</)| es lalsa. determinar el valor de verdad de cada una de las siguienics expresiones proposieionales. (I) (p A - í/ )H r (II) <7A(~/7V~.V) (III)(- / 7 - » r )v ~ í A )W V B )V FV C )W F D lFVV E )FV F 9.- Sabiendoc|ue : - ( p —> q ) v - res lalsa. - ( s p ) A r e s verdadera ¿Cual(es) de las siguientes afirmaciones es (son) corree la(s)? il) -{p v s ) es verdadera (II) a' a l es lalsa. (III) p -* s es verdadera. ^ I > II B) I y l l l C ) II y 111 D) Todas E ) Solo una de ellas. III.- La proposición - \(p v q) <-» ( r a \)| es lalsa teniendo r y s valores de verdad opuestos ¿Cuál es el valor \crilati\ode cada una de las proposiciones siguientes? (I) [(-p A~<y) v (rA.v)| a p (II) [(~ p vq ) a ( r v i ) | v (~ / 7a<7) ( III) | (- rA ~ s )—»(pv~</)] A ~ ( r A .\ ) A )W V B)KVF C)VFV D )FFV / )X 'X F 11.- Si la proposición compuesta : -{p v -q) a (qi->r) es verdadera y las proposiciones .v y / lic iten valor de verdad desconocido. ¿Cuá les de las siguientes proposiciones son verdaderas ? ( I ) ( / I V A ) a q ( II) ( t a q ) — > / ( I I I ) (.v Ar/) —> q A ) Solo I B ) I y II C ) I y III D) II y III E)N .A . 12.- Si se s;abc que la negación de la fórmula ‘ ( p —* q) v ti/ v ~r) es verdadera, entonces los respectivos valo res verilalivos de p. q y r son : A ) V II* B )YFV Q F V F D)VVF EIRA/ 13.- Dadas las pioposieiones : p , q y r ; donde : i/: 4 es un numero impar; tal que : ~ [( r v q ) -> (r —»/7 )] es verdadera; hallar el valor de verdad de las Siguientes expresiones proposicio- nales: ( I) r -> (~p v ~í/) ( II) [/ <->(/>aí/ )] {q/\~p) A )V V D )IT B )V F E ) Ninguna anterior * C )FV 14.- Hallar el valor venial ivo de cada una de las siguientes expresiones proposieionales : 3S 1S.- Ln la siguiente lahla Problemas dt Aritmética \ conm resalía los Hernán Flores Vclozcu ( I ) [{/> a í / ) < —» / | p < - > ( r / a - / ) | (II) [ t/í v ~i¡ ) > r ] a [ —p <—> (q r /)] Sabiendo que • /-—#[/*«->(</ —> r )| es lalso A)V\ B )Y F C )FY D )FF i:) Ninguna 15.- Sean las proposiciones • p . q \ i lales que las siguiente* proposiciones com puestas p <-» ~ U / a r ) y - / k \ í / son siempre verdaderas .determinar el va lor de verdad de • ( I ) [ - / • a ( /»v . \ ) ] - > ( í / V v ) (II) [ rv(-// a \)j —> ~p A)VV B) VF C ) IV D ) IT E ) Ninguna I6j- Si la proposieión : (/ JA “ < / H (r^ - .í) es lalsa. Determinar cuántas de las pro posiciones Niguiemes son verdaderas. (I) -(/»vr/)v~r/ (II) [(r-»í/)Ar/lc->|(--í/Ar) a s] (III )~ (p —>r/)—>/ (IV ) ~\(p v<y) A-í/J -» -/> A lt) B) I C )2 D)3 E)4 17.- Luego de consumí la tabla de verdad de la siguiente proposición; (/>*-»</) -> ii A -p) j.Cuántas "V " y cuantas "F " aparecen res pectivamente? A )6 ;2 B )5 ;3 C )4 ,4 D.- ' . l E )3 ;5 p <i ip~*q ) V V í © Y F © F V © F F © ~P) I os valoics de verdad que deben reem plazar a los ciiculos en el oidcn indicado son . A lVVVV B )V M \ C jVVFF DiFV F\ Fjl-FH- 19.- Al hacer la lahla de verdad de la siguiente proposición compuesta : «Te levantas temprano o estudias en la noche si y solo si. no es cierto que, no te levantes lempiano y que no estudies en la noche» Se obtiene una . A ) Tautología D) Fallan datos B) Contradicción E ) Ninguna anterior C) Contingencia 21).- Indicar las proposiciones verdaderas ti) (~/> a -(/)«-»(p v í/)c* una contradicción (II) [ ( /»—> i¡) a (q —» r)| - » (p —> r) es una A tautología (III) \p a (p —> r/)l —» ( r / A r)cs unaeontin- geneia. A f l . II v 111 B 7 Solo I y II C) Solo I l» S o lo Iy III HjSolo IIy III 21.- f Cuál de las siguientes proposiciones es una tautología? ( 1) \~(p a </)—>/>! v -/) t il) — (/> —>z/> —M/> V ~(f) t III) - (f) —> q) —» ( - p -* ~q) l ógica Matemática 39 A ) Solo I B ) Solo II C) Solo III D ) l y l l I:) Todas 22.- De las siguientes proposiciones. ¿Cuál es (son) contradice ion(es) ? (I) ~[~{p v q) —> ~ r/] a (p —> i¡) ( I I ) ~i~ p-^q) —> (p —* q) A) Ninguna B )So lo I C) Solo II O) I y II F ) Fallan dalos 23.- Dadas las proposiciones a = - ¡> a (p v ~ t¡) b = [~ p —* q) a \q r\{~ (j p)\ c = q v (p a q a r) Indicar si es tautología, contradicción o contingencia la proposición: (a «-> h) a c A)Tautología D) Fallan dalos B) Conti adicción E ) Ninguna C) Contingencia 24 .- Sirnplilicar: ~ ( ~ / ) a -q) t\)¡> B )q C ) p a q D ) p v < / E ) / > —»*/ 2 5 .- S i m p l i f i c a r : (p a q) v ( ~ p a - q) v p A)p\/q B )~/?v r/ C ) /) a ~ D)/> v- í/ E ) ~ p * q 2 í>.- Simplificar el esquema : ( ~p a q) (q-*p ) A) p A í/ B) ~ (/) v q) C) p -> q D )/> v < y >áft/ -» p 27.- Simplilicar: - \(P -* ~ <7) v “ (l) f '/ ' <->("/» -> */)! A ) - /> a í/ B ) - p a - r/ C )~ {pvq ) D ) ~ í /j a í /) i : ) / ; —> r/ 2.S.- S i : /) r/ ~ r/ P <1 =~P a - f / Simplificar: l ( /> q )—*(p q)\ v q A ) ~ / > a í / t f )p —*q C )q - * - p D) ~ (p v í/) I:) ~ (/) v - í/) 29.- Si se define • p ® q s - p —>~q p * q = p * ~q Decir cuales son ptoposiciones equiva lentes : (I) (/* * - q) © p t il) ~/>© -(/ *•-r/) U II) - |(/r*(r© ~í/)| A ) Solo 1 y II D) I . II y III B ) Solo II y III E ) Ninguno C) Solo II 30.- La proposición : -(/>-></) a ( í/-> - r), es equivalente a cual o cuáles de las si guientes pioposiciones . ( I ) p a (/> v - /•) a - q ( I I) />a-í/ a ~(q a r) ( II I ) (/> A ~í/) V l(/) A - / ) A -Í/I A ) I B) II C ) Todas D) IV , I y II F ) V . II y III 31.- Sea : A = { i/» es una proposición} ademas se define I , s i a e s v e r d a d e r o 0 . s i i e s l a l s o 40 Prohit utas d i \ritnulit a \ ionio ir solverlos Hernán Flores Velazco Indicar verdadero o laKo, según los si guiente'. enunciados ( I ) <pi// v íf) - 0 ( / > ) + ó U¡) (I I) $ (-/» = I - O(/i) ( III)0 {p -*(/*= I - 0 (~ q) A ) W V B )\FV ( ) IM - I»\ I I- I i I W ¡- Dada*la pieiiusa . «■No es brillante pero se ve m i esluei/o- es equivalente a ■ A) No es cierto que -.ea bnllanie y no se vea s i l C s l U c l / o B) No es eierti que. se vea su esíucr/u v no sea hriliante Q) No es cierto que sea bi illanic o no se vea su esfuei/o. D) No es cicilo que. se vea su estuerzo o no sea brillante. h ) Ninguna anterior 33.- De las siguientes picmisas - Si estudio en la mañana entonces me le vantaré temprano - Estudio en la mañana o no voy al eme en la tai de. • Irc al cine en la larde k Se puede concluir: (I) Estudio en la mañana (II j No me levanto temprano ^X)Solol B ) Solo II C ) I y II D) Ninguno I•) I-alia información 34.- ¿A que formula eouesponde el siguiente cuclillo lomeo : A ) ( / ’ A (/) a i * | ( - / > / < / > -• r j l)M/> r- q) A I A </> V I/) i f )\p q\ I * |t~/> </j /] D)(/r a q) a / / t - /> •. - í/j í : ' B v C 35.- Se tiene /> a t¡ = ■ q = P q V Si el costo de eada llave en la instalación del circuito r- </- 9-£ es de S7 MI , En cuanto se reduciría el cos to de la instalación si se reemplaza este circuito por su equivalente más simple ’ A) 200 D) 100 B)4(X) I )S(X> C’)3fX) P </ p q * -I 9 TEORIA DE CONJUNTOS Conjunto, es una palabia sin definición, c u n o s sinónimos son ■ leunión. colección, agrupación, agregado, clase, conglomerado o familia de objetos homogéneos reales o abs tractosllamados elementos. * Los conjuntos se denotan con letras mavusculas (A ; B ; C ,...) v sus elementos, separados j)or comas (o punto y coma en el caso de números), encerrados entre llaves. Se dice que un conjunto está correctamente determinad»» cuando se puede estable cer, sin ambigüedad, si un elemento dado es integrante o no de dicho conjunto Todo con junto puede* determinarse de dos maneras : 2 2 A POR EXTENSION O FORMA TABULAR Cuando se mencionan uno a uno a sus elementos, o se da una idea de la sucesión de ellos. 2 2 B POR COMPRENSION O FORMA CONSTRUCTIVA Cuando se enuncia a sus elementos por medio de una propiedad o cualidad común a ellos y queMes es valida únicamente a estos. Ejemplos . (A) Determinar el conjunto de las cinc ti vocales. (B ) Determinar el conjunto de los números impares ( + ) menoies qu»_» 1G (C) Determinar el conjunto de los números enteros ( + ) que terminan en 5 * Por Extensión . A = {a ; e ; i ; o ; n} B= (1 ; 3 ; 5 ; 7 ; 9 ; II ; 13; 15} C = {5 ; 15 ; 25 ; 35 ; 45 ; ...) * Por Comprensión : A = {x /x es una letra vocal} t B = {y / v es un # impar (+ ) a v < 16) C = {10n + 5 « es un # entero no negativo} 42 Pntblcmas di Aritmética v como rt udveilos A Hernán Flores Vclozco 2.3 RELACION DE PERTENENCIA t ’n elemento pertenece (e ) <i un conjunto si torm.i parte o es agregado de dicho conjun to. Un elemento no pertenece (e ) a un conjunto si no cumple con la condición anterior. Esta relación vincula un elemento con un conjunto, m a s no vincula elementos o t onjunlos entre sí. Ejemplo : Dado el conjunto ’ A = {4 ; (> ; 7 ; 9} Entonces: 4 e A (4 pertenece a A) 9 e A (9 pertenece a A) 5 v A (5 no pertenecí» a A) 2 A CARDINAL DE UN CONJUNTO Es el numero entero, no negativo, que indica la cantidad de elementos diferentes de un conjunto. El cardinal de un conjunto A se denota : n (A). Ejemplos A = {7 , 4 ; G , 3} B = <2;4;G;8; 10} C= {6 ;4 ;4 ;6 ,4> n (A) = 4 n (B) = 5 n (C) = 2 2.5 RELACIONES ENTRE CONJUNTOS 2.5.A INCLUSION Se dice que un conjunto A está incluido en otro conjunto B, cuando todos los elemen tos de A pertenecen a B. Se denota por A c B v simbólicamente se define la inclusión asi : A c B <=> V a g A - i a e B A c B B=>A * A esta incluido en B * A esta contenido en B * A es parte de B * A es subconjunto de B *B incluye a A *B contiene a A * B es supcrconjui no de A Nota : Si algún elemento del conjunto A, no pertenece a B entonces decimos que A no esta incluido en B y se denota : A cz B. Ejemplos : Dada el conjunto : A = {6 ; 4 ; 2 ; 7 ; 5} Entonces: {4 ,2 } c A { 2 ; 4 ; 5 } c A {G ; 7 ; 3} <z A { 7 } c A A Teoría de Conjuntos 43 Se dice que dos conjuntos A y B son iguales cuando ambos poseen los mismos ele mentos, se denota A = B y simbólicamente se define la igualdad as í : A = B <=> A c B a B c A Ejemplo : Dados: A = {1 ; 5 ; -1 ; 3} B = (2x - 3 / x es entero (+ ) a t S4 } En el conjunto B, x loma los valores : I ; 2 ; 3 y 4 , luego (2v - 3) loma valores : ^ --- - 2 (1) - 3 =-1 2a - 3 = ------- 2 (2) -3=1 7 ------ 2 (3)-3 = 3 '----- 2 (4) - 3 = 5 Luego, el conjunto B, determinado por extensión será: B = {-1 ; 1 ; 3 ; 5} Com o: A c B a B c A —> A = B 2 5.C COMPARACION Se dice que dos conjuntos son comparables cuando por lo menos uno de ellos está incluido en el otro. Ejemplos : * Sean ; A = {7 ; 4 ; 6} B = {2 ; 3 ; 4 .5 ; 6 ; 7 , 8 } como A c B , entonces A y B son comparables • Dados : M = {6 ; 2 ; 3 ; 9} V N = (3 ; 6 } como N c M , luego M y N son comparables ♦Si: P = {5; 8 ,3} Q = {3 ; 6} se observa que P c Q y Q c P , luego P y Q no son comparables. 2 5 D DISJUNCION Dos conjuntos A y B son disjuntos cuando no poseen elementos comunes. Ejemplo : Sean los conjuntos : A — {x / \ es un número par} B = {x / \ es un numero impar} -como no hay elementos comunes a A y B, entonces son disjuntos. 2.5 B IGUALDAD 44 Pntblcmas de Aiitmctú n \ coma resolverlos Hemon Flores Velozco 2 5.E EQUIVALENCIA Dos conjuntos A y B son equivalentes, si poseen la misma cantidad de elementos, lo cual se denota as í : A o B. Simbólicamente se define la equivalencia asi * A o B <=> n(A) = n (B ) 2.6 CLASES DE CONJUNTOS 2.6 A CONJUNTO NULO O VACIO Ls aquel conjunto que no posee elementos y se le denota comunmente como . 0 o { } Coinencioiialrnenle al conjunto nulo se le considera incluido en cualquier otro conjunto A 0 c A Ejemplo • A = {a / i es número entero y : 3 < v <5} 2.6 B CONJUNTO UNITARIO O SINGLETON Es aquel conjunto que tiene un solo elemento. Ejemplos : A = {5} B = {0 } C = {x/ x es número entero y 7 < x < 8 } D - {9 ; 9 ; 9 ; 9} 2.6.C CONJUNTO UNIVERSAL O REFERENC1AL Es un conjunto refereiicial dado que se elige de manera arbitraria de acuerdo a la situa ción particular que se está tratando. Contiene a lodos los conjuntos considerados y se le denota generalmente con lj. Ejemplos : Dados los conjuntos : A = {3 ; 5 ; 7 ; 9} V B= {5 ; 13; 19; 23} Un conjunto universal para A y B puede ser c ualquiera de los siguientes conjuntos : 1 = {x/x es imjiar a x < 25} I = {x/x es número entero positivo} I = {1 ; 3 ; 5 ; 7 ; .„} 2.6.D CONJUNTO DE CONJUNTOS Es aquel que por lo rnenos tiene a un conjunto como elemento. Ejemplos : A = {{3} ; 2} B = {{1} ; { I ; 2}} 2 6 E CONJUNTO POTENCIA Dado un conjunto A, se denomina conjunto potencia de A al que esta formado por l o d o s l o s subconjuntos de A Se le denota P(A). Teoría ilc Conjuntos 45 Ejemplo : Dado : A = {7 ; 5 ; 3} , los subconjuntos de A son: 0 , { 7 } , ( 5 } , { 3 } , { 7 ; 5 } , { 7 ; 3 } . { 5 ; 3 } , { 7 ; 5 ; 3 } Entonces el conjunto potencia de A es . PÍA ) = {O , {7 } , {5 } , {3 } , {7 ; 5 } , <7 ; 3 } , {5 ; 3} , {7 ; 5 ; 3}} Nota • Si r/(A) es el cardinal del conjunto A , se verifica que : # de subconjuntos de A ó # de elementos P(A ) = 2'̂ AÍ n |P(A )I = 2"lA) 2 6 F SUBCONJUNTO PROPIO (5 ) Es aquel que siendo subconjunto de un conjunto dado, no es igual a éste. Ejemplo : Dado el conjunto : A = {2 ; 6 ; 8 } , sus subconjimlos son. Ó. {2} , {6 } , {8 } , {2 ; 6 } , {2 ; 8 } , {6 ; 8 } , {2 ; G ; 8 } Luego, sus subconjuntos propios son: 0 , { 2 } , {6 } , {8 } , {2 ; 6 } , {2 ; 8 } , {6 ; 8} ' Nota : Si n(A) representa el cardinal del conjunto A: # de subconjuntos propios de A = 2',ÍA) - 1 2.6.G SUBCONJUNTO IM PROPIO (c ) Es aquel que siendo subconjunto de un conjunto dado es igual a este. 2.7 DIAGRAMAS DE VENN - EULER Son regiones planas limitadas por figuras geométricas ceiradas que se utilizan para representar gráficamente a los conjuntosrSe estila representar al conjunto universal mediante un rectángulo Ejemplo : Dados los conjuntos A. B > C incluidos en el conjunto universal U, podríamos tener el siguiente diagrama: Nota : Otros diagramas usados para representar gráficamente a los conjuntos son: y 27 A DIAGRAMA DE CARRO ll Llamado así en homenaje a Lewis Oarroll, seudónimo de ( liarles Lutvvidge Uodgson, escritor y matemático inglés ( I 832 - 1 8!)8) que fue el puntero que lo ulili/o en su obra "AIk la en el Ruis de las Maravillas" Se usajjencralmeiite para t Oiganlos difuntos Ejemplo Hombres Mujeres Donde: i- '1 -> Hombres que bailan i -► Mujeres que bailan r-ti -» Hombres que no bailan Mujeres que no bailan L . i ' i 46 Problemas de A iitim tiea v como it solveilos Hernán Flores VelOZCO Se usa |iara conjuntos comparables : significa B c AB Ejemplo : Sean las conjuntos numéricos: I Conjunto de los numero lomplejos Im : Conjunto de los números imaginarios I Conjunto de los números reales I. : Conjunto de los números racionales I : Conjunto de los números irracionales / : Conjunto de los números entejos S Conjunto de los números naturalos Teniendo en cuenta la precedencia de la inclusión, se establece: « F Im i I * C I Teoría de Conjuntos 47 Z.S OPERACIONES ENTRE CONJUNTOS 2.8 A UNION Dados dos conjuntos A y B, la unión de ellos es el conjunto formado por aquellos elementos que pertenecen por lo menos a unode esos conjuntos A o B. Se denota A v j B y se define: A u B = {x/ jre A v a e B } Ejemplo : Dados: A = (6 ; 8 ; 2} B = (3 ; 7} -> A u H = { 2 ; 3 ; 6 ; 7 ; 8 } Diagramas : 2 8 B INTERSECCION Para dos conjuntos A y B , la intersección de ellos es el conjunto formado por los ele mentos comunes de A y B. Se denota A B y se define: A n B = { a / x e A a r e B> Ejemplo : Dados: A = (1 ; 3 ; 5} B = { 2 ;3 ;4 ;5 ;G > -* A n B - {3 ; 5} Diagramas : A r tB = 0 A n B = A 2.8 C DIFERENCIA La diferencia de dos conjuntos A y B (en ese orden), es el conjunto formado por los elementos que pertenecen a A, pero no a B. Se denota por A - B y se define : A - B = {x l x e A a a e B) Ejemplo : Dados: A = (6 ; 8 ; 4 ; 7 ; 2} B = (3 ; 4 , 5 ;G ; 7} -» A -B = (8 ; 7 ; 2} Diagramas : 48 Problemas de Aritmética v como resolver los Hernán Flores Velazco , ? ) B A -B 2.8.D DIFERENCIA SIMETRICA Dados dos conjuntos A y B, la diferencia simétrica de ellos es el conjunto formado por los elementos que pertenecen a A o B pero no a ambos. Se denota por A A B y se define : A A B = { j f / ,v e (A - B ) v x e (B - A )) Ejemplo : Dados: A = (6 ; 4 ; 2 ; 8} B = (3 ; 4 ; 5 ; 6 ; 7} -> A A B = {2 ; 8 ; 3 ; 5 ; 7} Diagramas : A A B 2 8 E COMPLEMENTO El complemento de un conjunto A, es el conjunto formudi¿por los elementos del con junto universal I que no pertenecen a A Se denota jior: A ', A\ A o C (A) y se define : A' = {x / x e l a x t. A} = I - A \ Ejemplo : Sea : V = {x / x e /* a x < 8 } y : A = {2 ; 3 ; 5} -> A* = {1 ; 4 ; G ; 7} % Diagrama : “ l'coiia tle Conjuntos 49 2 8 F PRODUCTO Llamado también producto cartesiano de dos conjuntos A y B, es aquel conjunto cuyos elementos son pares ordenados donde las primeras componentes pertenecen a A y las segun das componentes pertenecen a B. Se denota A x B y se define : A X B = {(íí ; ¿>)/ o e A a b e B ) Ejemplo : S i : A = {1 ; 2 ; 3} B = {m ; n\ -> A x B = { ( I ; m ) , (1 ; n) , (2 ; n i) , (2 ; n ) , (3 ; m ), (3 ; n)\ -> B x A = U m ; 1) , (m ; 2) , (m ; 3) , (» ; 1) , (//; 2 ), (n ; 3 )} Nótese que si A * B : A x B í B x A 2.9 ) LEYES T PROPIEDADES DELALGEBRA DE CONJUNTO 2.9 1 REFLEXIVAS I A. A u A = A IB A n A = A 1C. A A A = A 2.9 3 ASOCIATIVAS 3A. A u ( B u C ) = ( A u B ) u C 3B. A rs (B n C) = (A n B) n C 3C. A A (B A C) = (A A B) A C 2.9 2 CONMUTATIVAS 2A. A vj B = Bx j A 2B. A n B = B n A 2C. A A B = B A A 2.9.4 DISTRIBUTIVAS 4A. A u ( B n C ) = ( A u B ) n ( A u C ) 4B. A n ( B u C ) = ( A n B ) u ( A n C ) 4C. ( A u B ) n C = ( A n C ) u ( B n C ) 4D. (A n B) u C = ( A u C ) n ( B u C ) 1 5U Pn)blema\ de Aritmética v tamo resolxerlos Hernán Flores Velozco 2 9 5 DE LA INCLUSION 2.9.6 DE LA EXCLUSION Si: A c B A cj B = B A n B = A A - B - $ A A B = B - A Si: A y B son disjuntos => 2.9.7 ELEMENTO NEUTRO 7A. A vj<> = A 7B A n 0 = 0 7C A ú l = 1 7D. A n 1 = A 2 9 9 DE LA DIFERENCIA 9A. A - B = A n B’ 9B. A - B = B ' - A' 2 9.1 1 DEL CONJUNTO PRODUCTO IIA. n(A x B ) = //(A) . r/(B) 1 IB. A x ( B u C ) = ( A x B ) u ( A x C) 1 lC. A x (B n C) = (A x B) n (A x C) A n B = 0 A - B = A A A B = A o B 2 9 8 DEL COMPLEMENTO 8A. (A ) ’ = A 8B. A u A = I 8C. A n A = ó 8D. 0' = I 8 E. I 1 = 4» 2 9.10 LEYES DE MORGAN 10A. (A o H ) ' = A 'n B ' 10B. (A n B )’ = A 'u B ' 2.9 12 DE ABSORCION I2A. A u ( A n B ) = A I2B. A n ( A ú B ) = A 12C. A u ( A ' n B ) = A u B 12D. A n ( A ' u B ) = A n B 2.10 RELACIONES CON CARDINALES (I) Si A y B son disjuntos : r?(A u B ) = n( A) + n (B ) (II) Para 2 conjuntos cualesquiera A y B : r»(A u B ) = ri(A) + /í(B) - ri(A n B) (III) Para 3 conjuntos cualesquiera A , B y C : rt(A u B u C ) - «(A ) + n (B ) + /i(C) - ri[ A n B) - r?(A n C) - n (B n C) + n(A n B n C) Teoría de Conjuntos 5 1 P R O B ie M A S R € S U € lT O S 1 S i el conjunto A tiene 3 elem entos ¿ Cuántos subconjuntos propios tiene el conjunto ponencia de P^A) ? A) 2a - 1 B J2 8 - 1 C) 216 - 1 D ) ? 56 -1 E ) Z64 - 1 Resolución.- * Si el conjunto A tiene 3 elementos, el conjunto P(A ) tiene 23 = 8 elementos. * Si el conjunto P(A) tiene 8 elementos, el conjunto potencia de P(A ) tiene 28 = 25b elementos. Por lo tanto, el número de subconjuntos propios del conjunto potencia de P(A ) será: 2256- I RPTA.n 2.- Sabiendo que e! conjunto : A = {a + b ; a + 2 b -2 ; 10} es un conjunto unitario. ¿C u ál es el valor de = a2 + b2? A ) 16 B ) 60 C) 68 D) 58 E ) 52 Resolución.- Para que sea un conjunto unitario, los elementos deben ser iguales, luego : * o + b = 1 0 ... (ex) * a + 2¿> - 2 = 10 -» a + 2b = 12 ... (p) De (a ) y (P) • a = 8 a b = 2 o2 + b2 = 68 KPTA. C 3.-S i : A = {x / x e / a 10<x<20} B = jy + 5 / y e / a ( J y + 15)e A} ¿ Cuál es la suma de los elem entos de B ? A ) 45 B ) 50 C) 55 D) 60 E)65 Resolución.- El conjunto A, determinado por extensión es : A= { l l ; 12; 13; 14; 15 ; 16 ; 17 ; 18; 10} En el conjunto B, como ( Jy +15) e A : 77 € {0 ; 1 ; 2 ; 3 ; 1} -»>’€ {0 ; I ; 4 ; 9 ; 16} Luego : B = (5 ; G ; 9 ; 14 ;21} Suma de elementos de B = 55 RPTA C 52 Problemas de Aritmética v como resolverlos Hernán Flores Veiozco 4.-Dados los siguientes conjuntos iguales: A = {a 2 ; a 1} B = { 7 -a ; 8 -a] C = {b + 1; c + 1} D = {b + 2 ; 4} Determinar el valor d e : a + b + c A ) 2 B ) 5 C) 7 D) 10 E ) 12 Ré5glucipn.- Para que sean iguales deben tener lo.-» mismos elementos, luego* Si: A = B. los elementos de A y los de B deben ser los mismos, entonces, igualando los mayores: a + 2 = 8 - a -» o = 3 * De donde los elementos de A son 5 y 4, por lo que, si A = D £> + 2 = 5 —» £> = 3 Finalmente, en ei conjunto "C £ > + 1 = 4 —> c' + I = 5 r = 1 Por lo tanto : o + b + c = 10 RPTA. I) « 5.- S e a : I = {1 ; 2 ; 3 ; Entonces, dados los conjuntos: A = {2x/x e l a x < 5} * B={1.5x- 1/xe A) ¿C ual es el numero de elem entos de A n B ? A) 1 ^ 2 C) 3 D) 4 E ) 5 Resolución.- Determii unido el conjunto A por extensión : Como: x < 5 -> x e { l ; 2 , 3 ; 4} -* A = {2 ; 4 ; 0 ; 8 } Determinando el conjunto B por extensión : Como : v e A = {2 ; 4 ; 6 ; 8} -» B = {2 ; 5 ; 8 ; 11} Luego : A n B = {2 ; 8 } o (A n B ) = 2 RPTA B 6.- E l conjunto A tiene 2 elementos menos que el conjunto B. que por cierto posee 3 072 subconjuntos mas que A. S i tales conjuntos son disjuntos. ¿ Cuál es el cardinal de A\j B ? A) 19 B ) 20 C) 21 D) 22 E) 24 Re solución - Si asumimos que el número de elementos de A es "x", se tiene. ri(A) = a # de subconjuntos de A = 2' /j(B) = x + 2 -» # de subconjuntos de B = 2' +2 Luegq, por dato 2t+2 -2* = 3 072 Operando algebraicamente 2' (2¿ - 1) = 3 072 leona de ( unjnntus 53 Luego : Entonces: x = 10 n{A) = 10 a n (B ) = 12 Por lo tanto, como A y B son disjuntos : zi(A u B ) = 10 + 12 = 22 RPTA. D 7.- ¿Cuántos subconjuntos tiene el conjunto "B", donde: B = [ A kj C) -{Ars C), s i : A = {x/x3 - 6x* + 12x -8 = 0}, y : C = {x/x? + x - 20 = 0)? A) 2 B) 4 C) 8 D) 16C) 8 D) 16 E) 32 Resolución - Determinando ambos conjuntos por extensión luego de observar algebraicamente que: A = {x/ {x - 2)J = 0} = {.x / x - 2 = 0} -* A = (2) C = {x (x - 4) C* + 5) = 0} = {x/x - 1 = 0 v a + 5 = 0} -* C = {1 ; -5} Entonces A u C = {2;4;-5> A n C = 9 Luego : B = (A w C) - (A C) = {2 ; 4 ; -5> Como : r/(B) = 3 -» # de subconjuntos de B = 2* = 8 RPTA C 8.- Para 2 conjuntos A y B s e cumple que: * A tiene 16 subconjuntos * B tiene 8 subconjuntos * A u B tiene 32 subconjuntos ¿Cuántos subconjuntos tiene A r\ B ? A) 2 B ) 4 C) 8 D) 16 E)32 Recuerde que el numero de subconjuntos de a es 2"(*) donde n(\) es el numero de elemen tos del conjunto x, entonces: * # de subconjuntos de A = 16 = 24 —» r/(A) = 4 * # de subconjuntos de B = 8 = 2* -* n {B) = 3 * # de subconjuntos de A ^ B = 32 = 2* —» n {A B) = !> Como ;/(A •_ B) = n{A) + n (B ) - ;í(A n B ) x3 - 6x* + I2v - 8 = (.x - 2)3 x2 + x - 20 = C* - 4) (v + 5) O . O Setiene: 54 Problemas de Aritmética y como resolverlos Hernán Flores Velazco Reemplazando: 5 = 4 + 3- n (A rs B ) -> n(A n B ) = 2 Pbr lo tanto # subconjuntos de A o B = 2¿ = 4 RPTA. B 9 9.- S i : B c A , d e m o s t r a r q u e : B v j (A - B ) = A . Resolución.- Aplicando la propiedad 9A : B u (A - B ) = B u (A n B ) Por propiedad 12C : = B u A Como B c A : = A Si B c A : B u (A - B ) = A 10.- D e m o s t ra r q u e : (A - B ) o C = {A n C) - ( B n C ). Resolución.- Comenzando por el lado más complicado y aplicando la propiedad 9A : ( A n C ) - ( B n C ) = (A r \ C ) n ( B n C ) Por propiedad 10B Por propiedad 4B Por propiedad 3B Por propiedad 8B Por propiedad 7B Por propiedad 7A Por propiedad 9A = (A n C )n (B 'u C ) = [ ( A n C ) n B |u | ( A n C ) n f | = ((A o B) n Cj u ((A n ( C n C ) | = | (A n B ) o C ] kj | (A o 0 ] = I(A o B ) o C| u ^ = ( ( A o B ' ) n C l = ( A - B O n C ( A n C ) - ( B n C ) = (A - B ) o C 11.- D e m o s tra r q u e : A A B = ( A u B ) - ( 4 n B ). Resolución.- Se sabe que : A A B = (A - B ) u (B - A) POr propiedad 9A : = ( A n B ' ) u ( B n A ) Por propiedad 4D : = [A u (B r\ A )| r> |B‘ u (B n A’)l Por propiedad 12C : = ( A u B ) n ( B ' u A ' ) Por propiedad 2A : = ( A u B ) n (A‘ cj B') Por propiedad l OB : = ( A u B ) c ( A n B )’ Por propiedad 9A : = (A u B ) • (A n B) A A H = ( A u B ) - ( A n B ) Teoría (le Conjuntos 55 12.- Demostrar que : (A A B ) n C = [A n C) A (B n C). Resolución - Comenzando por el miembro m.is complicado y aplicando lo demostrado en el problema «interior: ( A n ( ' ) A ( B n C ) = [ ( A n f ) u ( B n C ) ] - | ( A n C ) n ( B n C ) ] Por propiedad 4C Por propiedad 3B Por propiedad IB = [ ( A u B ) n f ] - | ( A n C ) n ( B n C ) | = [ ( A u B ) n C | - | ( A n B ) n ( f n C ) ] = ( (A cj B ) r i C| - |(A n B) n C | Por problema 2 : = f (A vj B ) - (A r\ B )J n C Por problema 3 : = (A A B ) o C (A n C) A (B A C) = (A A B ) n C 13.- Demostrar que : [A* - (B ‘ - C )]’n ( B ' n C ) ’ = A n ( f l u C ) . Rcsolución.- Comenz.indo por el miembro mas complicado y aplic.indo l.i propied.id Í)A: IA* - (B* - C)P n (B* n C’)* = |A’ r\ (B 1 - C)'|' o (B 1 o C)* Por propiedades 1OB y 8A Por propiedad 9A Por propiedad 10A = |A u ( B ' - f ) | n ( B u C) = | A u ( B n C ) | n ( B u C ) = |A u (B o C)-| n (B u C) Por propiedad 12D = A n ( B u C ) IA1 - (B - C)|' n (B ‘ n C)* = A n (B u C) 14." Sim p lificar: [ A - ( S u P ) ] n ( 6 - A) sabiendo que A c. P. A) B B ) A C) A \j P D) A r\ P E ) <*> Resolución - Por dato : A c P Se sabe que : P c ( B u P ) Luego por propiedad de inclusión : A - (B vj P) = 0 Entonces : |A - (B u P)| r> (B - A) = Q n (B - A) Por propiedad 7B : = «Jt ( A - ( B u P ) I n ( B - A ) = <J> RPTA E A c ( B u P ) 56 Problemas de Aritmética \ como icsoivci los Hernán Flores Velozco 15.- Siendo A, B y C tres conjuntos contenidos en un mismo universo I y además satisfacen : A 's j B = C ; sim plificar la expresión: ( 4 u 5 u C)' n ( 4 n E ' n C ) A) A B j A r s B C) A - B D) C E ) 0 Resolución - Por dato : A’o B = C Aplicando complemento . (A’ u B ) ‘ = C Por propiedades RA y 10A : A r. B = C Por propiedad ‘JA : A - B = C‘ ... (<*) Luego, por propiedad asociativa . (A B u C )1 n( A r . B n C ) - | ( A u B ) u C ) n |(A B ' ) o C | Por propiedad 10A : = ((A j B}' r. ( ” 1 n |(A B ) C'l Pbr propiedad 9A y reemplazando C de (a ) . = |(A 1 B J n (A - B)1 n I(A - B) n (A - B)| Por propiedades ‘T\ y 1A = [(A - B) - (A ■_< B )J rs (A B) Como A - B c A u B = 0 n (A - B) Por propiedad 7B : = 0 ( A u B u C ) ' n (A n B' n C ) = Ó RPTA. E Definimos la operación "* " tai que : A * B = {A - B )' según esto sim p lificar: [(A * B ) * ( B - A ) ] *A A) As j B B j A r s B C) A - B D ) B * A E ) A * B Resoluaón.- Aplicaudo la definición de **": |(A * B ) * (B - A)| * A = <((A - B) - (B - A)|* - AK Por propiedad 9A : = \ I(A - B )' n ( B - A )'l' - A} F*Or propiedad I0B : = {( (A - B) i / (B * A)1 - A } ’ Por propiedad 9A : = { ((A - B) u (B - A)1 r\ A’}' FY>r propiedad 1C : = { | (A - B ) n A ' l u | ( B - A ) n A'))}' Por propiedad 9A : = I |(A - B ) - A) cj l(B - A) - A ] } ’ Como A-Bcr A = {O ^ |(B - A) - A |}‘ T\)r propiedad 7A : = |(B - A) ■ A|' Como (B - A) v A son disjuntos = (B - AJ Por dennicion de "^e"; = B aje A I(A * B) * (B - A)] * A = B * A RPTA. D leona tlt Ctmjuntos 57 17.-De 150 alumnos. 104 no postulan a la U.N.I., 109 no postulan a la P.U.C. y 70 no postu lan a estas universidades. ¿ Cuántos postulan a am bas? A) 6 B ) 7 C) 8 D) 9 E ) 10 Resolución - Sean A v B los conjuntos de alumnos que postulan a la LI.N.I y a la Rl T.(’. respectivamente se tendía , por datos del problema: r?(A) =104 -> rí(A) = ISO - 104 = 40 /i(B’) =109 rr(B) =150-109 = 41 n|(Av_>B)'| = 70 -> h ( A u B) =150- 70 = 80 Como : ri(A u B ) = »(A ) + n (B) -r/(Ar>B) Reemplazando : 80 = 46 + 41 -/í (A n B) Luego, postulan a ambas universidades : n(A n B ) = 7 RPTA B 18.-De cierto número de figuras geométricas se sabe que 60 son cuadriláteros, 20 son rombos, 30 son rectángulos y 12 no son rombos ni rectángulos. ¿ Cuántos son cuadrados ? A ) 1 B ) 2 C) 3 D )4 E ) 5 Resolución - S i : A : conjunto de rombos B : conjunto de rectángulos Nótese que, en el diagrama de Y'enn - Euler, la intersección de ambos conjuntos, A y B, está dada por los cuadrados. Luego : 20 - jt + x + 30 - x + 12 = 60 x = 2 RPTA B 19.- En una encuesta realizada entre los estudiantes de una universidad, se obtuvo los siguientes resultados: * E l 60% usan el producto A * E l 50% usan el producto B * E l 80% usan los productos A o B pero no ambos * 200 alumnos no usan estos productos ¿Cuántosalum nos fueron encuestados? A) 2 400 B) 3 200 C)4 000 D) 6 400 E) 5 600 58 Piobhmns de Arinm'tica v como resolverlos Hernán Flores Velazco Resolución.- Consideremos a P ' como el número de estudiantes encuestados, entonces el diagrama de Venn - Euler correspondiente sera • De donde : o + b = 60% P b + c = 50% P a + c = «0% P Sumando miembro a miembro 2 (o + b + r ) = 100% P —> a + b + c = 95% P Entonces, como el total es representado por el 100%, las 200 personas representan el 5% del total do encuestados: 5% de P = 200 -> P = 4 000 RPTA. C 20.- En una ciudad se determinó que: * A la cuarta parte de la población no le gusta la natación n i el fútbol ‘ A la m itad les gusta la natación * A los 5/12 les gusta e l fútbol ¿A qué parte de la población les gusta solamente uno de los deportes m encionados? A) 3/4 B ) 1/4 C) 1/3 D) 7/12 E ) 1/2 Rooluciflu-- Sean : T " el conjunto de habitantes que gustan del fútbol y "N" el conjunto de habitantes que gustan de la natación. Entonces suponiendo una población de 12 habitantes se tendrá: * A ̂ (12) =3 habitantes no les gusta la natación ni el fútbol * A ̂ ( 12) = 6 habitantes les gusta la natación 5 * A J 2 02 ) =5 habitantes les gusta el fútbol En un diagrama de Venn - Euler : 200 Teoría di Con junios 59 UC12) 2 + } = G - » x =3 El numero de personas que gustan solamente de uno de estos deportes sera : x + v= 1+3 = 7 Que representa lo s : 7/12 de la población RPTA I) 21,- Se dan tres conjuntos X, Y ,Z incluidos en un mismo conjunto universal I tal que: ^ Z n X = Z n[Z ) = 150 n (X 'n Y") =90 n[(X u Y) - Z] = 6. n(Z) H allar: n{ I ') A) 140 B ) 170 C) 150 D) 180 E ) 160 Rcsoludon.- Phr propiedad de la inclusión se sabe que: Z n X = Z « Z c X Luego, el diagrama de Venn - Euler correspondiente a este problema será X Y t Z a b c d e f V ____________ Analizando los datos : * n(Z ') = ISO -» a + b + r + í = 15 0 ... (o ) * Aplicando la propiedad I0A: n(X ’ rs Y ) = n |(X u Y)'| = 90 -> a = í)0 * n [(X sj Y) - Z| = 6 . n(Z) -» b + e + f = 6 (c + d) Reemplazando en (a ) • 90 + 6 (c + d) = 150 -♦ c + d = 10 r/(1 ■)=a+b + c + d + e+ f 60
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