LÓGICA MATEMÁTICA.

Esta pagina fue diseñada como un auxiliar y herramienta para aquellos que esten interesados en reforzar y tener mas conocimientos sobre las matematicas discretas. De antemano esperamos que el material que se presenta sea util sin olvidar que el fin que percibe es meramente educativo y esperamos que sirva para comprender los puntos escenciales de esta materia.

Introducción


Una proposición es una sentencia declarativa que puede ser verdadera o falsa pero no ambas.

Las proposiciones serán expresadas como P, Q, .... y algunas veces son llamadas átomos o fórmulas atómicas. Una proposición compuesta se forma por una proposición modificada por la palabra no o por conectar sentencias con las palabras y, o, si ... entonces, si y solo si.

Los conectivos lógicos se simbolizan por:

Negación.
Conjunción.
Disyunción.
Implicación.
Equivalencia.

Si Juan es estudiante entonces no ha presentado su examen de titulación.()

A las proposiciones compuestas se les llama formulas bien formadas. (wffs).


Definición I


El alfabeto proposicional consiste de lo siguiente:


  1. Un conjunto de variables denominadas átomos: P, Q, R,...
  2. Un conjunto de conectivos lógicos (Negación, Conjunción, Disyunción, Implicación y Equivalencia).
  3. Los símbolos de paréntesis.

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Definición II


Una fórmula bien formada se define como:

  1. Una fórmula atómica es una fórmula.

  2. es una fórmula también lo será .

  3. Si y son fórmulas entonces la la conjunción, disyunción,implicación y equivalencia de y también lo será.

  4. Una expresiónes una fórmula si y únicamente si se puede demostrar por las anteriores condiciones.

La implicación recibe el nombre de fórmula condicional y la equivalencia el de fórmula bicondicional.

La jerarquía de los conectivos lógicos se aplica de la siguiente forma:

Negación,Conjunción, Disyunción, Condicional y bicondicional.

EJEMPLO 1

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Definición III


Una condición de verdad (T) o falsedad (F) asignada a una fórmula la definimos como valor de verdad.

TABLAS DE VERDAD

Al resultado de aplicar valores de verdad (T) o falso(F) en cada expresión atómica se le denomina tablas de la verdad.

MOSTRAR TABLA

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Definición IV


Cualquier renglón en una tabla de verdad para una fórmula dada P se le llama interpretación de P.

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Definición V


Una fórmula P es una tautología (y se escribe |= P si su valor es T bajo toda posible interpretación de P.

Definición VI


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Una fórmula P es una contradicción o inconsistencia si su valor es F bajo cualquier posible interpretación de P .

Ejercicio 1:

Pruebe mediante tablas de la verdad que la expresión siguiente es una contradicción:

MOSTRAR DEMOSTRACION

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Definición VII


Si una fórmula P es verdadera bajo una interpretación I, entonces se dice que I satisface a P o que P es satisfecha por I y así a I se le denomina un modelo de P.


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Definición VIII


Dos fórmulas P y Q se dice que son equivalentes, escribiendo , si y sólo si se cumple que

|=

Ejercicio 2:

Mediante tablas de la verdad probar la siguiente expresión:

a) La siguiente equivalencia expresa la propiedad conmutativa para la conjunción:

De manera similar existe la ley conmutativa para la disyunción. La siguiente equivalencia expresa la propiedad asociativa para la disyunción:

La propiedad distributiva para la disyunción sobre la conjunción es:

Y la propiedad distributiva para la conjunción sobre la disyunción:

Ley de la doble negación:

Leyes de De Morgan:

Ley de la negación sobre la implicación:

Ley de consolidación de antecedentes:

Leyes de idempotencia

Leyes inversas:

  1. Leyes de dominación:

  1. Leyes del neutro:

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Definición IX


Una literal es un átomo o la negación de un átomo.

Ejercicio 3:

Pruebe la siguiente equivalencia:

La ley de la negación sobre la implicación afirma que:

Negando ambos lados de la equivalencia:

Aplicando ley de doble negación

y De Morgan:

Ejercicio 4:

Pruebe la siguiente equivalencia:

entonces tenemos:

Aplicando la misma equivalencia para tenemos:

Por ley asociativa de la disyunción:

Por ley de De Morgan:

luego

o bien

Forma Normal conjuntiva y disyuntiva

Una fórmula P está en forma normal conjuntiva si tiene la forma siendo y cada es una disyunción de literales. Por otro lado la fórmula P se encuentra en forma normal disyuntiva si tiene la forma y cada es una conjunción de literales.

Una fórmula se puede transformar a forma normal conjuntiva o disyuntiva mediante el siguiente algoritmo:

a) Eliminar las fórmulas condicionales mediante la equivalencia: y las fórmulas bicondicionales mediante la equivalencia: .

b) Repetidamente usar las leyes de De Morgan y la ley de la doble negación para acercar lo más posible las negaciones a los átomos.

c) Repetidamente usar alguna de las propiedades distributivas con la finalidad de obtener la forma normal deseada.

Ejercicio 5:

Cambiar la siguiente expresión a su forma normal conjuntiva (comprobar por tablas)

Solución:

por (a)

por (a)

por (a)

por propiedad asociativa:

por propiedad conmutativa:

por (c )

Debido a que

|=

por propiedad asociativa:

Las interpretaciones para esta tabla son:

MOSTRAR TABLA

Ejercicio 6

Encontrar la disyuntiva normal para la siguiente expresión y verificar la FND por tablas de la verdad.

Solución:

por paso (a)

por paso (a)

por paso (b)

por paso (b)

propiedad asociativa:

propiedad asociativa:

por paso ( c )

Ley inversa:

Ley de dominación:

Ley inversa

Ley de dominación

Ley del silogismo hipotético.

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