Logika matematyczna i teoria mnogości (I) J. de Lucas

Podobne dokumenty
Elementy logiki i teorii mnogości Wyk lad 1: Rachunek zdań

Np. Olsztyn leży nad Łyną - zdanie prawdziwe, wartość logiczna 1 4 jest większe od 5 - zdanie fałszywe, wartość logiczna 0

Elementy logiki. Wojciech Buszkowski Wydział Matematyki i Informatyki UAM Zakład Teorii Obliczeń

Rachunek zdao i logika matematyczna

Ziemia obraca się wokół Księżyca, bo posiadając odpowiednią wiedzę można stwierdzić, czy są prawdziwe, czy fałszywe. Zdaniami nie są wypowiedzi:

Lekcja 3: Elementy logiki - Rachunek zdań

1. Wstęp do logiki. Matematyka jest nauką dedukcyjną. Nowe pojęcia definiujemy za pomocą pojęć pierwotnych lub pojęć uprzednio wprowadzonych.

Elementy logiki i teorii mnogości

Cia la i wielomiany Javier de Lucas

Pierwsze kolokwium z Matematyki I 4. listopada 2013 r. J. de Lucas

Matematyka I TEORIA MNOGOŒCI I LOGIKA. Æwiczenia KMMF. 1. Narysowaæsumê i przeciêcie zbiorów A = {x Ε R; x > 2} oraz B = {x Ε R; x 8}.

Wstęp do logiki. Klasyczny Rachunek Zdań II

Matematyka ETId Elementy logiki

LOGIKA I TEORIA ZBIORÓW

Przykłady zdań w matematyce. Jeśli a 2 + b 2 = c 2, to trójkąt o bokach długości a, b, c jest prostokątny (a, b, c oznaczają dane liczby dodatnie),

ci agi i szeregi funkcji Javier de Lucas Ćwiczenie 1. Zbadać zbieżność (punktow a i jednostajn a) ci agu funkcji nx 2 + x

Myślenie w celu zdobycia wiedzy = poznawanie. Myślenie z udziałem rozumu = myślenie racjonalne. Myślenie racjonalne logiczne statystyczne

0.1. Logika podstawowe pojęcia: zdania i funktory, reguły wnioskowania, zmienne zdaniowe, rachunek zdań.

Wykład 1. Informatyka Stosowana. 3 października Informatyka Stosowana Wykład 1 3 października / 26

Jest to zasadniczo powtórka ze szkoły średniej, być może z niektórymi rzeczami nowymi.

Wykład 2. Informatyka Stosowana. 8 października 2018, M. A-B. Informatyka Stosowana Wykład 2 8 października 2018, M. A-B 1 / 41

Wykład 1. Informatyka Stosowana. 2 października Informatyka Stosowana Wykład 1 2 października / 33

Przykładowe dowody formuł rachunku kwantyfikatorów w systemie tabel semantycznych

Dalszy ciąg rachunku zdań

Rozdzia l 10. Najważniejsze normalne logiki modalne

ĆWICZENIE 2. DEF. Mówimy, że formuła A wynika logicznie z formuł wartościowanie w, takie że w A. A,, A w KRZ, jeżeli nie istnieje

4 Klasyczny rachunek zdań

Elementy logiki matematycznej

Rachunek zdań - semantyka. Wartościowanie. ezyków formalnych. Semantyka j. Logika obliczeniowa. Joanna Józefowska. Poznań, rok akademicki 2009/2010

Wyk lad 7 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Konsekwencja logiczna

LOGIKA ALGORYTMICZNA

Egzamin z logiki i teorii mnogości, rozwiązania zadań

Wybierz cztery z poniższych pięciu zadań. Poprawne rozwiazanie dwóch zadań oznacza zdany egzamin.

Rachunek zdań 1 zastaw zadań

W pewnym mieście jeden z jej mieszkańców goli wszystkich tych i tylko tych jej mieszkańców, którzy nie golą się

Logika pragmatyczna dla inżynierów

LOGIKA Klasyczny Rachunek Zdań

Elementy logiki. Zdania proste i złożone

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Elementy logiki

Wyk lad 12. (ii) najstarszy wspó lczynnik wielomianu f jest elementem odwracalnym w P. Dowód. Niech st(f) = n i niech a bedzie

Wyk lad 9 Podpierścienie, elementy odwracalne, dzielniki zera

Niech X bȩdzie dowolnym zbiorem. Dobry porz adek to relacja P X X (bȩdziemy pisać x y zamiast x, y P ) o w lasnościach:

Wykład 1. Informatyka Stosowana. 1 października Informatyka Stosowana Wykład 1 1 października / 26

Logika pragmatyczna. Logika pragmatyczna. Kontakt: Zaliczenie:

Wyk lad 2 Podgrupa grupy

Automatyzacja Ćwicz. 2 Teoria mnogości i algebra logiki Akademia Morska w Szczecinie - Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu

Wyk lad 4 Warstwy, dzielniki normalne

Suma i przeciȩcie podprzestrzeni, przestrzeń ilorazowa Javier de Lucas

Rozdzia l 9. Zbiory liczb porz adkowych. Liczby porz adkowe izolowane i graniczne

Liczby zespolone, liniowa zależność i bazy Javier de Lucas. a d b c. ad bc

ROZDZIAŁ 1. Rachunek funkcyjny

Logika I. Wykład 4. Semantyka Klasycznego Rachunku Zdań

Lista 1 (elementy logiki)

Matematyka I. BJiOR Semestr zimowy 2018/2019 Wykład 1

1. Elementy logiki matematycznej, rachunek zdań, funkcje zdaniowe, metody dowodzenia, rachunek predykatów

Elementy logiki matematycznej

Elementy logiki Klasyczny rachunek zdań. Wojciech Buszkowski Zakład Teorii Obliczeń Wydział Matematyki i Informatyki Uniwersytet im.

Logika Stosowana. Wykład 1 - Logika zdaniowa. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW. Wykład monograficzny, semestr letni 2016/2017

15. DOWODZENIE VI WTÓRNE REGUŁY WNIOSKOWANIA I REGUŁY PODSTAWIANIA

Zestaw 1. Podaj zdanie odwrotne i przeciwstawne (kontrapozycję) dla każdego z następujących

domykanie relacji, relacja równoważności, rozkłady zbiorów

Andrzej Wiśniewski Logika I Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 9. Koniunkcyjne postacie normalne i rezolucja w KRZ

Szymon G l ab. Struktury losowe II Graf losowy. Instytut Matematyki, Politechnika Lódzka

Podstawy matematyki dla informatyków. Logika formalna. Skªadnia rachunku zda« Skróty i priorytety. Wykªad 10 (Klasyczny rachunek zda«) 15 grudnia 2011

Elementy logiki Zbiory Systemy matematyczne i dowodzenie twierdzeń Relacje

Elementy logiki Klasyczny rachunek zdań. Wojciech Buszkowski Zakład Teorii Obliczeń Wydział Matematyki i Informatyki Uniwersytet im.

Wartości logiczne. Za zdanie b. Powiedzenie studenci miewaja

Roger Bacon Def. Def. Def Funktory zdaniotwórcze

Rachunek zdań i predykatów

Rozdzia l 8. Pojȩcie liczby porz adkowej

ANALIZA II 15 marca 2014 Semestr letni. Ćwiczenie 1. Czy dan a funkcjȩ da siȩ dookreślić w punkcie (0, 0) tak, żeby otrzymana funkcja by la ci ag la?

Rozdzia l 2. Najważniejsze typy algebr stosowane w logice

Logika formalna SYLABUS A. Informacje ogólne

Rozdzia l 3. Relacje binarne

Automatyka Lab 1 Teoria mnogości i algebra logiki. Akademia Morska w Szczecinie - Wydział Inżynieryjno-Ekonomiczny Transportu

Teoria miary WPPT IIr. semestr zimowy 2009 Wyk lady 6 i 7. Mierzalność w sensie Carathéodory ego Miara Lebesgue a na prostej

Sterowalność liniowych uk ladów sterowania

M. Nowak, Materia ly do wyk ladu z logiki na kierunkach humanistycznych

Liczba 2, to jest jedyna najmniejsza liczba parzysta i pierwsza. Oś liczbowa. Liczba 1, to nie jest liczba pierwsza

Ćwiczenia do rozdziału 2, zestaw A: z książki Alfreda Tarskiego Wprowadzenie do logiki

Roger Bacon Def. Def. Def. Funktory zdaniotwórcze

Drzewa Semantyczne w KRZ

Tautologia (wyrażenie uniwersalnie prawdziwe - prawo logiczne)

0.1 Sposȯb rozk ladu liczb na czynniki pierwsze

Zagadnienia podstawowe dotyczące metod formalnych w informatyce

MATEMATYKA REPREZENTACJA LICZB W KOMPUTERZE

Wykład I. Literatura. Oznaczenia. ot(x 0 ) zbiór wszystkich otoczeń punktu x 0

Rozdzia l 3. Elementy algebry uniwersalnej

Logika Matematyczna 16 17

25 lutego 2013, godzina 23: 57 strona 1. P. Urzyczyn: Materia ly do wyk ladu z semantyki. Logika Hoare a

Przeliczalność, kresy, bijekcje Javier de Lucas

Wyk lad 9 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

PODSTAWY LOGIKI I TEORII MNOGOŚCI

Definicja: alfabetem. słowem długością słowa

Logika formalna wprowadzenie. Ponieważ punkty 10.i 12. nie były omawiane na zajęciach, dlatego można je przeczytać fakultatywnie.

Wstęp do matematyki Piotr Jędrzejewicz UMK Toruń 2014

Wykład 6. Reguły inferencyjne systemu aksjomatycznego Klasycznego Rachunku Zdań

Imię i nazwisko:... OBROŃCY PRAWDY

1 Rachunek zdań. w(p) = 0 lub p 0 lub [p] = 0. a jeśli jest fałszywe to:

Transkrypt:

Logika matematyczna i teoria mnogości (I) J. de Lucas Ćwiczenie 1. (Zad. L. Newelskiego) Niech p oznacza zdanie Ala je, zaś q zdanie As wyje. Zapisz jako formu ly rachunku zdań nastȩpuj ace zdania: 1.1. Ala je, jeśli As wyje. 1.2. As nie wyje, zaś Ala nie je. 1.3. Ani Ala nie je, ani As nie wyje. 1.4. As wyje, jeśli Ala je. 1.5. As wyje dok ladnie wtedy, gdy Ala je. 1.6. Ala je, a As wyje. 1.7. Albo Ala nie je, albo As wyje. 1.8. B adź Ala je, b adź As wyje. Rozwi azanie: Zdania 1-6, 9 i 11 s a dość oczywiste. Natomiast, trzeba wyjaśnić resztȩ. Wyrażenia: albo, b adź... b adź... czy lub mog a oznaczać inne reczy w zależności od kontekstu. Najczȩściej lub odpowiada alternatywa: p lub q jest prawdziwe, gdy CO NAJMNIEJ JEDNO ze zdań p i q jest prawdziwe, albo odpowiada alternatywa roz l acznej, czyli albo p albo q (również p albo q ) jest prawdziwe, gdy DOK LADNIE JEDNO ze zdań p i q jest prawdziwe, b adź p b adź q jest prawdziwe, gdy JEDNO lub ŻADNE ze zdań jest prawdziwe. Ten spójnik nazywa siȩ dysjunkcj a. Z powyższych komentarzy wynika, że: 1.1. q p, 1.2. p q, 1.3. p q, 1.4. p q, 1.5. p q, 1.6. p q, 1.7. ( p q) (p q), 1.8. p q, Ciekawość 1. W informatyce (w teorii obwodów logicznych) używa siȩ wielu innych spójników : NAND, NOR, XOR. Można latwo twierdzić, że istniej a 2 4 spójników dwuargumentowych.

Ćwiczenie 2. Wykaż, że nastȩpuj ace formy zdaniowe s a tautologiami: (p q) ( q p), ( prawo transpozycji ), p p, ( prawo wy l aczonego środka, prawo tertium non datur ), (p q) [(p q) (q p)], ( prawo zastȩpowania równoważności ), (p q) ( p q), ( prawo zastȩpowania implikacji ), (p q) ( p q), ( prawo przeczenia koniunkcji ), (p q) (p q), ( prawo przeczenia implikacji ), Rozwi azanie: Powyższe formy można twierdzić za pomoc a nastȩpuj acych tabel: 1. (p q) ( q p), ( prawo transpozycji ), p q q p q p ( p q) 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 2. p p, ( prawo wy l aczonego środka, prawo tertium non datur ), p p p p 0 1 1 1 0 1 3. (p q) [(p q) (q p)], ( prawo zastȩpowania równoważności ), p q p q p q(r) q p(s) r s (p q) (r s) 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1

4. p q p q, ( prawo zastȩpowania implikacji ), p q p q p q (p q) p q, 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 5. (p q) p q, ( prawo przeczenia koniunkcji ), p q p q p q (p q) p q (p q) p q 0 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 6. (p q) (p q), ( prawo przeczenia implikacji ), p q p q p q (p q) p q, 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 Ćwiczenie 3. Sprawdź, czy nastȩpuj ace formy zdaniowe s a tautologiami: 1. (p q) ( p q), 2. p p. 3. (p q r) [(p r) q)], 4. ((p q) r) [(p r) q].

Rozwi azanie: 1. Nie jest tautologi a. 2. Nie jest tautologi a 3. Jest tautologi a. 4. Nie jest tautologi a. p q p q p q(r) p q(s) r s 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 p p p p 0 1 0 1 0 0 p q r q p r (p r) q 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 p q r p q r p r p r q (p q r) (p r q) 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0

Ćwiczenie 4. Sprawdź, czy nastȩpuj ace regu ly wnioskowania s a poprawne: 1. 2. 3. 4. p,p q q,( modus ponens ), p q, q p,( modus tollens ), p r,q r (p q) r, p q,q r p r, ( sylogizm warunkowy ) 5. (p q) p p q,( regu la sprowadzania do sprzeczności ). Rozwi azanie: 1. [p (p q)] q jest fa lszywe gdy q = 0 i p (p q) = 1. Ale z za lożenia p (p q) = 1 wynika, że p = 1 i q = 1. To, kiedy [p (p q)] q jest fa lszywe, to q = 1 i q = 0. To jest niemożliwe, wiȩc [p (p q)] q nie może być fa lszywe i jest tautologi a. 2. [(p q) q] p jest fa lszywe gdy p = 0 i q (p q) = 1. Ale z q (p q) = 1 wynika, że p = 1 i q = 0. Wiȩc, [ q (p q)] p nie może być fa lszywe. 3. Tablica prawdy tej regu ly p q r p r q r (p q) r [(p r) (q r)] [(p q) r] 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1

4. Tablica prawdy tej regu ly p q r p q q r p r [(p q) (q r)] (p r) 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 5. Regu la ta jest fa lszywa, gdy (p q) p jest prawdziwe i p q jest fa lszywe. Natomiast, p q = 0 wymaga, że p = 1 i q = 0. W takim przypadku, (p q) p jest fa lszywe. Wiȩc, regu la jest zawsze prawdziwa, czyli jest tautologi a. Ciekawość 2. Regu la do sprowadzenia do sprzeczności pojawia siȩ bardzo czȩsto w matematyce. Ćwiczenie 5. Udowodnij nastȩpuj ace prawa rachunku zbiorów: 1. (A\B) B =, (A\B) B = A B, 2. A\(B C) = (A\B) (A\C), A\(B C) = (A\B) (A\C), 3. A\(A\B) = A B. 4. A B B C A C, (przechodniość inkluzji), 5. A B A A B, A\B A, 6. (A B C D) (A C B D) (A C B D). Rozwi azanie: 1. (A\B) B =, (A\B) B = A B, Wiemy, że (A\B) B = wtedy i tylko wtedy x, x (A\B) B x.

Mamy, że x (A\B) B (x A x B ) (x B) x A x B x / B. Skoro x B x / B i x s a zawsze fa lszywe (mówi siȩ, że s a sprzecznościami) mamy, że (x A x B x / B) x. Z tego, x (A\B) B x. Można rozwi azać ten problem trochȩ inaczej. (A\B) B = {x (x A) (x / B)) x B} i = {x r(x)}, gdzie r(x) to sprzeczność. Oczywiście, jeżeli zdania logiczne, które zdefiniuj a zbiory s a sobie równe, to oba zbiory bȩd a równe. W laśnie, niech x A bȩdzie p i x B bȩdzie q, wtedy p q p q q r (p q q) r 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 Drug a relacjȩ można udowodnić podobnie. 2. A\(B C) = (A\B) (A\C), A\(B C) = (A\B) (A\C), Mamy, że x A\(B C) x A x / (B C) x A (x B x C). Z prawa Morgana wynika, że (x B x C) (x B) (x C). Zatem x A\(B C) ((x A) (x B)) ((x A) (x C)) i Wiȩc, x A\(B C) (x A\B) (x A\C) x A\B A\C. A\(B C) = A\B A\C.

Drugi sposób: Wiemy, że i A\(B C) = {x (x A) (x B)) ((x A) (x C))} A\B A\C = {x x A\B A\C}. Jeżeli funkcje zdaniowe zdefiniuj a A\(B C) i A\B A\C s a równoważne, to oba zbiory s a sobie równe. W laśnie, niech p, q i r bȩd a x A, x B i x C, to p q r p (q r) (p q) (p r) 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 Wiȩc, takie funkcje s a równoważne i A\B A\C = A\B A\C. Drug a relacjȩ można udowodnić podobnie. 3. A\(A\B) = A B. Podobnie do poprzedniego przyk ladu. 4. A B B C A C, (przechodniość inkluzji), Przechodniość inkluzji jest równoważna do [( x, x A x B) ( x, x B x C)] ( x, x A x C). Możemy sprawdzić, że wniosek (x A x B) (x B x C)] (x A x C) jest tautologi a. Niech p bȩdzie x A, q bȩdzie x B i r bȩdzie x C, można przedstawić poprzedni wniosek jako (p q) (q r) (p r). Korzystaj ac z tabeli prawdy tego wniosku,

p q r p q q r p r (p q) (q r) (p r) 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 można twierdzić, że jest tautologi a. Wiȩc, A B B C A C. 5. A B A A B, A\B A, Najpierw, udowodnimy, że A B A. To znaczy, że Ale, x, x A B x A. x A B x A x B. Możemy twierdzić, że x A x B x A jest tautologi a: Wiȩc, p q p q p q q 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 x A B x A x B x A i A B A. Resztȩ relacji można twierdzić podobnie. 6. (A B C D) (A C B D) (A C B D). Twierdzenie jest podobne do poprzednich przyk ladów.

Ćwiczenie 6. Udowodnij, że dla zbiorów A i B nastȩpuj ace warunki s a równoważne: A B, A B = A, A B = B. Rozwi azanie: Jeżeli A B, wtedy x, x A x B. Wartość logiczna zdania x A x B jest równa wartości zdania x A x B x A. W laśnie, niech p i q bȩd a x A i x B, to Wiȩc, Czyli A B A B = A. Jeżeli A B = A, wtedy p q p q p q p 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 ( x, x A x B) ( x, x A x B x A). x, (x A x B) x A. Wartość logiczna zdania x A x B x A jest równa wartości zdania x A x B x B. W laśnie, niech p i q bȩd a x A i x B, to Wiȩc, p q p q p p q p q q 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 ( x, x A x B x A) ( x, x A x B x B). Czyli A B = A A B = B. Podsumowuj ac, A B A B = A A B = B.

Ćwiczenie 7. Udowodnij nastȩpuj ace wzory rachunku podzbiorów zbioru X: 1. A A =, A A = X, 2. A\B = A B, 3. (A B) = A B, (A B) = A B, (prawa de Morgana), 4. A B A B =, 5. A B B A. Rozwi azanie: 1. Mamy, że A A = {x x A x A } i = {x q(x)}, gdzie q(x) jest form a zdaniow a, która jest zawsze fa lszywa, tj. q(x) = 0 dla każdego elementu x. Wiȩc, A A i s a równe, gdy ich formy zadaniowe s a równe. Mowi ac inaczej A A = x, (x A x A 0). Niech p bȩdzie x A musimy sprawdzić, że p p 0. ćwiczeniu 3.II. Zatem A A =. 2. Mamy, że To twierdziliśmy w (A B) = {x (x A x B)} i A B = {x x A x B }. Niech p bȩdzie x A i q bȩdzie x B. Wiȩc, jeżeli (p q) p q to (A B) = A B. Sprawdzamy, że to tautologia p q p q (p q) p q (p q) p q 0 1 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1