Matemática
TAUTOLOGIA E CONTRA -TAUTOLOGIA
· TAUTOLOGIA ou FÓRMULA LOGICAMENTE VÁLIDA : Fórmula que possui apenas valor
V em sua tabela verdade.
Exemplo :
p Ú~ p· CONTRA-TAUTOLOGIA ou FÓRMULA LOGICAMENTE FALSA: Fórmula que possui apenas valor
F em sua tabela verdade.
Exemplo :
p Ù ~ p· CONTINGENTE ou INDETERMINADA: Fórmula que possui valores
V e
F em sua tabela verdade.
Exemplo :
p ® q
· REGRAS DE INFERÊNCIA.: A fórmula
a implica tautologicamente a fórmula
b e indicamos
a Þ bse e somente se a fórmula
a®bé uma tautologia .
Regras | | Fórmulas Atômicas | Fórmulas Compostas |
Modus Ponens | MP | p Ù (p ® q) Þ q | A, A® B / B |
Modus Tollens | MT | ~ q Ù ( p ® q ) Þ ~ p | ~ B, A® B / ~ A |
Silogismo Hipotético | SH | (p® q) Ù ( q ® r) Þ (p ® r) | A ® B, B ® C / A ® C |
Silogismo Disjuntivo | SD | (p Ú q) Ù ~ p Þ q | ~ A, A Ú B / B |
Simplificação | SM | p Ù q Þ p | A Ù B / A |
Adição | AD | p Þ p Ú q | A / A Ú B |
Eliminação | EL | (p ® (q Ú r) ) Ù~ q Þ p ®r | ~ B , (A ® (BÚ C) / A ® C |
Prova por Casos | CS | (p ® r) Ù ( q ® r) Þ (p Ú q) ® r | A ® C, B ® C / (A Ú B ) ® C |
· EQUIVALÊNCIAS TAUTOLÓGICAS : As fórmulas
a e
b são tautologicamente equivalentes e indicamos
aÛbse e somente se
a fórmula
a«bé uma tautologiaComutativa | p Ù q Û q Ù p | p Ú q Û q Ú p |
Associativa | (p Ù q)Ù r Û p Ù (q Ù r) | (p Ú q)Ú r Û pÚ (qÚ r) |
Idempotente | p Ù p Û p | p Ú p Û p |
Propriedades de V | p Ù V Û p | p Ú V Û V |
Propriedades de F | p Ù F Û F | p Ú F Û p |
Absorção | p Ù ( p Ú r ) Û p | p Ú (p Ù r) Û p |
Distributivas | p Ù (q Ú r) Û (p Ù q ) Ú (p Ù r) | p Ú (q Ù r) Û (p Ú q ) Ù (p Ú r) |
Distributivas | p ® (q Ù r) Û (p® q) Ù (p ® r) | p ® (q Ú r) Û (p® q) Ú (p ® r) |
Leis de De Morgan | ~ (p Ù q) Û~ p Ú ~ q | ~ (p Ú q) Û~ p Ù ~ q |
Def. implicação | p ® q Û ~p Ú q | p ® q Û ~ ( p Ù~ q) |
Def. bicondicional | p « q Û (p ® q) Ù ( q ® p) | p « q Û (~p Ú q) Ù (~q Úp) |
Negação | ~ (~ p) Û p | |
Contraposição | p ® q Û ~ q ®~ p | |
Exportação(Þ ) | Importação (Ü ) | (p Ù q) ® r Û p ® ( q ® r ) |
Troca de Premissas | p ® (q ® r ) Û q ® ( p ®r ) | |
Exemplo : Dadas as fórmulas
A:
p ® (q Ù r) e
B :
~(q Ù r ) ®~ p vamos verificar que
A Þ B ou ainda que
A / B. Basta verificar, com o uso das tabelas verdade, que
A ® B é tautologia.
p q r ( p ® (q Ù r)) ®(~ (q Ù r ) ® ~ p)V | V | V | V | V | V |
V | V | F | F | V | F |
V | F | V | F | V | F |
V | F | F | F | V | F |
F | V | V | V | V | V |
F | V | F | V | V | V |
F | F | V | V | V | V |
F | F | F | V | V | V |
Neste exemplo,
A Û B pois
A « B é tautologia.
As
TAUTOLOGIAS são infinitas e desempenham um importante papel nos processos de dedução no Cálculo Proposicional como veremos em próximos tópicos.
FORMAS NORMAIS CONJUNTIVA E DISJUNTIVAAlgumas
EQUIVALÊNCIAS TAUTOLÓGICAS dadas acima nos permitem transformar qualquer fórmula em uma fórmula logicamente equivalente, que não contenha os conectivos
®e
« , transformando-a em uma
FORMA NORMAL CONJUNTIVA (FNC) ou em uma
FORMA NORMAL DISJUNTIVA (FND) como segue:
1. substitui-se fórmulas:
A® B por
~A Ú B e
A « B por
(~ A Ú B) Ù (~ B Ú A)2. elimina-se a negação que precede os parênteses substituindo-se:
~(A Ù B) por
~A Ú~ B e
~(AÚ B) por
~A Ù~ B .
3. eliminam-se as negações múltiplas substituindo
~(~ A) por
A.
4. elimina-se o alcance dos conectivos substituindo
para obter a
FNC :
A Ú (B Ù C) por
(A Ú B) Ù (A Ú C)para obter a
FND :
A Ù (B Ú C) por
(A Ù B) Ú (A Ù C)Deste modo, uma fórmula está em
FORMA NORMAL CONJUNTIVA: FNC ou em
FORMA NORMAL DISJUNTIVA: FND se, e somente se:
1. No máximo contém os conectivos
~, Ù , Ú.
2. A negação
~ não tem alcance sobre os conectivos
Ù e
Ú .
3. Não aparecem negações sucessivas.
4. O conectivo
Ú não tem alcance sobre
Ù na
FNC e, o conectivo
Ù não tem alcance sobre
Ú na
FND.
Exemplos:
FNC :
(~ p Ú q) Ù (r Ú s Ú p) FND :
p Ú (q Ù r) Ú (~ s Ù p)Exemplo: Determine uma
FND e uma
FNC equivalente à fórmula
((p Ú q) Ù~ q) ® ( r Ù q) .
1. | ((p Ú q) Ù ~ q) ® ( r Ù q) | Fórmula dada |
2. | ~ ((p Ú q) Ù~ q) Ú ( r Ù q) | 1. Def. de Implicação |
3. | (~ (p Ú q) Ú~~ q) Ú (r Ù q) | 2. De Morgan |
4. | (~ p Ù ~ q) Ú q Ú (r Ù q ) | 3. Negação e De Morgan |
5. | (~ p Ù ~ q) Ú q Ú (r Ù q ) | 4.FND |
6. | ((~ p Ú q) Ù (~ q Ú q)) Ú (r Ù q) | 5. Distributiva |
7. | ((~ p Ú q) Ù V) Ú (r Ù q) | 6. Tautologia |
8. | (~ p Ú q) Ú ( r Ù q) | 7. Propriedade de V |
9. | (~ p Ú q Ú r) Ù (~ p Ú q Ú q) | 8. Distributiva |
10. | (~ p Ú q Ú r) Ù (~ p Ú q ) | 9. Idempotente e FNC |
PROBLEMA DE POSTComo já observamos podemos construir a tabela verdade de uma fórmula conhecidos os valores verdade das fórmulas que a compõem. O problema recíproco se coloca : para toda tabela verdade, existe uma fórmula que a determina? Este problema é conhecido como
PROBLEMA DE POST (Emil Leon Post 1888-1995) e pode ser resolvido obtendo-se uma
FNC ou uma
FND que satisfaça a tabela verdade dada.
· Para se obter uma
FND:
1. Observamos todas as linhas da tabela que possuem
V na última coluna;
2. Construimos para cada uma destas linhas as
conjunções correspondentes;
3. Fazemos a
disjunção destas
conjunções obtendo uma fórmula em
FND que satisfaz a tabela verdade.
Exemplo: Determine uma fórmula que satisfaça a tabela verdade abaixo:
p q ?V | V | V | (p Ù q) |
V | F | F | |
F | V | F | |
F | F | V | (~ p Ù ~ q) |
Resposta: Fórmula obtida
(p Ù q) Ú (~ p Ù~ q) FND· Para se obter uma
FNC:
1. Observamos todas as linhas da tabela que possuem
F na última coluna;
2. Construimos para cada uma destas linhas as
disjunções correspondentes;
3. Fazemos a
conjunção destas
disjunções obtendo uma fórmula em
FNC que satisfaz a tabela verdade.
Exemplo: Determine uma fórmula que satisfaça a tabela verdade abaixo:
p q ?V | V | V | |
V | F | F | ~ p Ú q |
F | V | F | p Ú ~ q |
F | F | V | |
Resposta: Fórmula obtida
(~ p Ú q) Ù (p Ú ~ q) FNCAs
FND e
FNC obtidas como acima são
completas ou seja, em cada disjuncto (
FND) ou em cada conjuncto (
FNC) todas as variáveis proposicionais estão presentes.
CELINA ABAR
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