RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 PROPOSICIÓN Una proposición es un enunciado con sentido completo del cual se puede afirmar si es verdadero o falso. Ojooo: IMPORTANTÍSIMO Son proposiciones los siguientes enunciados: Al analizar esta guía, tenga muy en cuenta 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. los recuadros (recuerde) Dos es un número par. Quibdó es la capital del Chocó. Dos ángulos son suplementarios si la suma de sus medidas es 1800. Diana es una estudiante del grado once. RECUERDE: 4 + 6 = 10. k . k % 100 2 es irracional. 30 3 0,3 El 30% de 200 es 50 30% 100 10 100 20% de 200 es 140 50 1 0,5 50% 100 2 10 1 0,1 10% 100 10 Los siguientes enunciados no son proposiciones: ¿Qué hora es? 9 0,09 9% 100 Hoy. Buenos días. Las anteriores expresiones no son proposiciones, porque no podemos decir que son verdaderas o falsas. Además, no son proposiciones: Las interrogaciones, las admiraciones, las exclamaciones y los enunciados imperativos (Tráigame, déme, demuéstrele, etc.) A toda proposición se le puede asignar uno de los valores: Verdadero o falso, pero nunca ambos a la vez. O sea, no puede ser verdadera y falsa al mismo tiempo. Quibdó es la capital del Chocó. Verdad (V ) . 3 2 10. Falso ( F ) Las proposiciones suelen representarse con las letras minúsculas: p, q, r, s, t, u. Pero también, se pueden utilizar para tal fin las demás letras del abecedario Representemos las proposiciones: 1, 2, 5 y 6. Veamos: p: Dos es un número par. Números irracionales: Son las raíces no exactas: q: Quibdó es la capital del Chocó. Como: 3 , 3 5 , 5 2 , 7 3 , etc… s: 2 es irracional. 4 , 3 8 , 5 16 , 4 81 2 , no son números EJERCICIO irracionales. ¿porqué? Represente (denote) las proposiciones: 3 y 4. Enuncie tres proposiciones y represéntelas. 1 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 CLASES DE PROPOSICIONES 1. PROPOSICIONES SIMPLES O ATÓMICAS Son aquellas que carecen (no tienen) términos de enlace o conectivos lógicos. Ejemplo: Todas las proposiciones anteriores. 2. PROPOSICIONES COMPUESTAS Son aquellas que se forman a partir de dos proposiciones simples asociadas (unidas) con conectivos lógicos. Dos es un número par y Quibdó es la capital del Chocó. El triángulo tiene tres lados, entonces, el cuadrado tiene cuatro lados. CONECTIVOS LÓGICOS Los conectivos lógicos o términos de enlace, son símbolos que se usan en la Lógica Matemática para unir dos o más proposiciones simples. Los conectivos lógicos son: Símbolo V o Lectura Y O Si ... entonces Si y sólo si No Nombre Conjunción Disyunción Condicional o implicación Bicondicional o doble implicación Negación NEGACIÓN DE UNA PROPOSICIÓN Una proposición se puede negar anteponiendo la expresión “No es cierto que” o intercalándole la expresión “No”. EJEMPLO 1 q : Quibdó es la capital del Chocó.............. Afirmación q : Quibdó no es la capital del Chocó..........Negación Simbólicamente: q : Afirmación q : Negación q V qF EJEMPLO 2 m : 4 12 13 136 ..... Afirmación m V m : 4 12 13 136 ..... Negación mF NIEGUE TODAS LAS PROPOSICIONES ANTERIORES 2 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 VALORES DE CERTEZA O VERADAD CONJUNCIÓN ( Y ). SÍMBOLO ( ) 1 La proposición: Dos es un número par y Quibdó es la capital del Chocó, la podemos descomponer en dos proposiciones simples: p: Dos es un número par Y q: Quibdó es la capital del Chocó. Simbólicamente se escribe: p q. Miremos cuantos criterios o valores de verdad se obtienen de la proposición compuesta Conclusión pq p : Dos es un número par V p : Dos es un número par V p : Dos no es un número par F p : Dos no es un número par F Y V Y F Y F Y F q : Quibdó es la capital del Chocó V q : Quibdó no es la capital del Chocó F q : Quibdó es la capital del Chocó V q : Quibdó no es la capital del Chocó F Todo lo anterior se resume en la siguiente tabla de verdad. p q V V F F V F F F V F V F ¿Indique en qué casos la conjunción de dos proposiciones es falsa? Fíjese en la conclusión. Conclusión Como se puede observar, para dos proposiciones se obtienen cuatro valores de verdad; para la primera proposición, dos verdaderos y dos falsos; y para la segunda, se alternan empezando por el criterio verdadero. 2 DISYUNCIÓN ( O ). SÍMBOLO ( v ) Si p y q son dos proposiciones, la proposición p o q que se escribe ( p V q ), se llama disyunción de p y q 3 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 EJEMPLO: Juan come pescado o come arepa…………………………Come para nutrirse La tabla de verdad para la disyunción queda así: p V q V V F F V V V F V F V F ¿Indique cuándo la disyunción de dos proposiciones es falsa? Fíjese en la conclusión. Conclusión LA CONDICIONAL O IMPLICACIÓN ( ) 3 La implicación o condicional es una proposición formada por dos proposiciones, unidas por la expresión “si...entonces” que se simboliza: p q. Léase: Si p entonces q o p solamente q p: Antecedente o hipótesis. q: Consecuente o tesis EJEMPLO: Si me alimento entonces vivo. Este enunciado está formado por dos proposiciones: p: Me alimento y q: Vivo, y por el término de enlace entonces. Análisis: Me alimento, entonces vivo….Verdad. Me alimento, entonces no vivo….Falso No me alimento, entonces vivo….Verdad No me alimento, entonces no vivo….Verdad La tabla de verdad para la implicación queda así: p q V V F F V F V V V F V F La condicional o implicación es falsa, únicamente cuando el antecedente es verdadero y el consecuente es falso. En los demás casos es... Conclusión 4 LA BICONDICIONAL O DOBLE IMPLICACIÓN ( ) Una bicondicional o doble implicación es una proposición formada por dos proposiciones, unidas por la expresión “Si y solamente si” que se simboliza: p q, léase: p si y solamente q o p si y sólo si q EJEMPLO Aprenderás si y sólo si estudias duro. Este enunciado está formado por dos proposiciones: p: Aprenderás, entonces debes estudiar duro y q: Si estudias duro, entonces aprenderás. Como este enunciado se puede interpretar en ambos sentidos, y su valor de verdad es el mismo, y además, utilizan el condicional (implicación), la fusión de las dos proposiciones nos conduce a la bicondicional o doble implicación 4 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 p q V V F F V F F V V F V F ¿Indique en qué casos la bicondicional o doble implicación es verdadera? Conclusión 5. LA NEGACIÓN ( ) Si p es una proposición, la proposición compuesta No p que se escribe: negación de p. p p V F F V p es la La negación de una proposición verdadera es falsa y viceversa Conclusión FÓRMULA LÓGICA Una fórmula es una expresión que contiene un número finito de proposiciones y un número finito de conectivos lógicos. Ejemplo: p q ( p V q ). El valor de verdad de una fórmula depende de los valores de verdad de las proposiciones. CLASES DE FÓRMULAS 1. FÓRMULA TAUTOLÓGICA(TAUTOLOGÍA) Una fórmula es tautológica si y sólo si su valor de verdad es verdadero, independientemente de que los valores de las proposiciones sean verdaderos o falsos. EJEMPLO Desarrollemos la siguiente fórmula: p q ( q p ) . Solución: p V V V V q q p V F V V V F V V V V V F F V F F F F V V V F F V 4 5 2 3 Conclusión 1 Como son dos proposiciones, se obtienen 4 valores de verdad para cada proposición. De 1 y 2 salió 3. De 3 y 4 salió 5, la conclusión. NOTA: Las conclusiones se enumeran según orden de desarrollo de la fórmula Como la conclusión es verdadera, la fórmula es tautológica. 5 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 2 FÓRMULA CONTRADICTORÍA O FALACIA Una fórmula es contradictoria o falacia si y sólo si su valor de verdad es falso, independientemente de los valores de las proposiciones... EJEMPLO Desarrollemos la siguiente fórmula: p p q . p V V F F F F F F 4 p q F V F F V F V F V F V F F F V V F V V F 2 Conclusión 3 3 1 Debajo de cada proposición se ubican los criterios de verdad y al pie de cada conectivo, la conclusión De 1 y 2 salió 3. De 3 y 4 la conclusión La conclusión es falsa, la fórmula es contradictoria FÓRMULA INDETERMINADA O SINTETICA Una fórmula es indeterminada o sintética si y sólo si no es tautológica ni contradictoria. EJEMPLO Analicemos la fórmula: p q p q . solución: p q F V F F V F V V V F V F V F V V F V V F V F V V p q V V V V F F F V V F V F Esta fórmula es indeterminada Conclusión 6 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 Desarrollemos la siguiente fórmula: p p r q r solución: p V V V V F F F F 5 F V F V V F V V F V F V F V F F 4 p r V V V V F F V V V V F F F V V F V F F V V F V F 1 Conclusión V F V F V F V V 3 q V V F F V V F F V F V V V F V V 2 r V F V F V F V F De 1 y 2 salió 3. De 3 salió 4. De 4 y 5, la conclusión. Para tres proposiciones se obtienen ocho (8) valores de verdad para cada proposición distribuidos así: Para la primera proposición ( p ), 4V y 4F; para la segunda ( q ), 2V, 2F, 2V y 2F; para la tercera ( r ), 1V, 1F hasta completar 8. La expresión 2 n permite hallar los valores de verdad de las proposiciones que integran una fórmula. n, es el número de proposiciones. Para 1 proposición, osea, n = 1, 2n = 21 = 2, esto indica que hay dos (2) valores de verdad: Uno verdadero y otro falso. Para 2 proposición, osea, n = 2, 2n = 22 = 4, esto indica que hay cuatro (4) valores de verdad, ver los ejemplos de las fórmulas 1, 2 y 3. Para 3 proposición, osea, n = 3, 2n = 23 = 8, esto indica que hay ocho (8) valores de verdad, ver ejemplo anterior, y asi sucesivamente. Si en una fórmula hay cuatro (4) proposiciones, ¿Cuántos valores de verdad se obtienen para cada una y cómo quedan distribuidos? Responda el interrogante anterior para: 5, 6, 7 y 8 proposiciones. 7 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 4. FÓRMULAS EQUIVALENTES Dos o más fórmulas son equivalentes si y sólo si tienen el mismo valor de verdad Analicemos los valores de verdad de las siguientes fórmulas: p q y p q p q ) p q F V V V F V F F V V V F F F V V V V F F V V F V F V V F F V F V V F F F Conclusión 2 Conclusión 1 Como se puede observar, las conclusiones 1 y 2 tienen el mismo (igual) valor de verdad. Cuando esto ocurre se dice que las fórmulas son equivalentes. Entonces: p q p q EJERCICIOS 1. Escribe la disyunción, conjunción, implicación y la bicondicional de las siguientes proposiciones: RECUERDE: p : Dos es el único número par primo k . a k % 100 q : El área de un triangulo se calcula con la exp resión bh 2 30 3 0,3 30% 100 10 m : El 30% de 500 es 150 b 50 50% 100 12 0,5 n : Las 2 / 3 de 24 es 16 10 1 0,1 10% 100 10 EJEMPLO: La disyunción para p y q , esto es: p q . 9 9% 100 0,09 2. Identifica el valor de verdad de las siguientes proposiciones: a 4 2 20% 2 / 5. c ( x 2) 2 x 2 2 x 4 b (2) 3 9 3,1416 x24 para x 3 d 3 8 3 200 50% de 200 100 e 500 10% de 500 560 x 2 2 x 4 11 EJEMPLO: Para 42 V el ejercicio a: 20% 2 / 5 para x 2 F F . 4 2 verdad. 1 20% 20 falso 100 5 Como se puede observar, la raíz cuadra de 4 si es 2 (verdad), pero, el 20% no es En la disyunción: verdad y falso produce una conclusión falsa 2 5 (falso). 8 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 3. Desarrolle las siguientes fórmulas, identificando a que clase pertenece: a). p q ) q p RECUERDE: PRODUCTOS NOTABLES b). p p q a b 2 a 2 2ab b 2 c) p q p q a b 2 a 2 2ab b 2 d) p q p q a b 3 a 3 3a 2 b 3ab 2 b 3 e) p q r p q r f) p q r p q p r a b 3 a 3 3a 2 b 3ab 2 b 3 g) p q r r s p a b a b a 2 b 2 4. Demuestre la equivalencia o no de las siguientes parejas de fórmulas: a ( p q) p q b p (q r ) ( p q) ( p r ) c p (q r ) ( p q) ( p r ) d ( p q) p q RECUERDE: Hallemos el 40% de 700. e ( p q) p q f ( p q) p q Solución: 40 28000 100 700 100 280 LA INFERENCIA La inferencia lógica es un proceso mental que utilizamos para demostrar (estimar) el valor de verdad de las proposiciones. Esto muestra, que la inferencia se fundamenta en la demostración de premisas o hipótesis, hasta llegar a la conclusión o tesis. Se distinguen dos tipos de premisas: Las generales denominadas axiomas, y las específicas de las matemáticas llamadas postulados. AXIOMAS: Son proposiciones tan sencillas y evidentes que se admiten (aceptan) sin demostración EJEMPLO 1: El padre tiene más edad que el hijo EJEMPLO 2: El todo es mayor que cualquiera de sus partes POSTULADOS: Son proposiciones no tan evidente como los axiomas, pero que también se admiten sin demostración EJEMPLO 1: Hay infinitos puntos EJEMPLO 2: Por un punto exterior a una recta pasa una sola paralela a dicha recta La utilización de premisas para iniciar una argumentación (análisis) se denomina INDUCCIÓN EJEMPLO: A partir de la observación de los niños, se induce que todos lloran El uso de las dos premisas (axiomas y postulados) para organizar un proceso de razonamiento que nos lleve a una conclusión, recibe el nombre de DEDUCCIÓN. “En la demostración matemática, primero se induce y luego, se deduce” 9 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 REGLAS DE INFERENCIA LÓGICA Las reglas de inferencia lógica, son principios lógicos utilizados para demostrar el valor de verdad de las proposiciones. Las más comunes son: 1. MODUS PONENDO PONENS Método Afirmando Afirma Dada una proposición condicional, y dado el antecedente o el consecuente, se concluye el consecuente o antecedente. EJEMPLO Si Felipe se porta bien, entonces jugará en el play. Felipe se porta bien Conclusión: Felipe jugará en el play Simbólicamente: p: Felipe se porta bien. pq p Conclusión q q: Felipe jugará en el play pq q p Si se afirma el antecedente, en la conclusión, también se afirma el consecuente y viceversa 2. MODUS TOLLENDO TOLLENS Método Negando Niega Dada una proposición condicional, y dada otra proposición que niega el antecedente o el consecuente, se concluye la negación del consecuente o la negación del antecedente. EJEMPLO Si Felipe se porta bien, entonces jugará en el play. Felipe no se porta bien Conclusión: Felipe no jugará en el play Simbólicamente: p: Felipe se porta bien. pq p Conclusión q q: Felipe no jugará en el play pq q p Si se niega el antecedente, en la conclusión, también se niega el consecuente y viceversa 10 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 3. SILOGISMO HIPOTÉTICO (TRANSITIVIDAD) Dada una proposición condicional, y dada otra proposición condicional, cuyo antecedente es consecuente de la primera proposición, se concluye el antecedente de la primera y el consecuente de la segunda. EJEMPLO Si Felipe se porta bien, entonces jugará en el play. Si Felipe juega en el play razonará mejor Conclusión: Si Felipe se porta bien, entonces razonará mejor Simbólicamente: p: Felipe se porta bien. pq qr pr q: Felipe jugará en el play. r: Felipe razonará mejor Conclusión pq y qr pr 4. DOBLE NEGACIÓN ( = DN) Negar dos veces una misma proposición, equivale a afirmar (validar o reafirmar) la misma proposición Veamos: p: Doris es una mujer muy hermosa Afirmación…. (1) Negando por primera vez la proposición p: Doris no es una mujer muy hermosa…. (2) DN = Doble Negación Negar nuevamente la proposición (2), equivale a ratificar la primera proposición p: Doris es una mujer muy hermosa Afirmación…. (1) Simbólicamente: ( p) p 5. MODUS PONENDO TOLLENNS Método Afirmando Niega En este caso, se hace uso de dos premisas y la primera es la negación de la conjunción P1 : ( p q) P1 : ( p q) P2 : p q Conclusión P2 : q p Se afirma una de las premisas, y se niega la otra 11 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 MODUS TOLLENDO PONENNS Método Negando Afirma Se requieren dos premisas y la primera es la disyunción P1 : ( m n) P1 : ( m n) P2 : m P2 : n Conclusión n m Se niega una de las premisas, y se afirma la otra EJERCICIOS 1. Dadas las proposiciones: P: Carlos es inteligente. q: Felipe es amable. r: Luís es recursivo Escribe simbólicamente los siguientes enunciados: a) Carlos es inteligente y Luís es recursivo b) Felipe es amable o Carlos es inteligente c) Si Carlos es inteligente, Luís es recursivo d) No es cierto que Felipe es amable e) No es cierto que Carlos no es inteligente f) Felipe es amable si y sólo si Carlos no es inteligente g) Luís no es recursivo, entonces Carlos es inteligente h) Luís no es recursivo cuando Felipe es amable 2. Escribe la conclusión de cada uno de los enunciados y la simbolización del mismo: a) Si vivo en la capital del Chocó, entonces soy chocoano. Vivo en la capital del Chocó. b) Si los estudiantes creen en el docente, entonces obtendrán buenos resultados. Los estudiantes no obtienen buenos resultados c) Si estoy en el colegio, estoy en el barrio donde está ubicado el colegio. El barrio donde está ubicado el colegio está en el municipio de Quibdó. d) El número 8 es par, entonces es divisible por 2. El número 8 no es divisible por 2. e) Si los docentes explican mejor, obtendremos buenos promedios en el icfes. No obtendremos buenos promedios en el icfes. 3. Escribe la conclusión de los siguientes símbolos: ks s . mn m . P1 : ( u ) . m q r . (r k ) P2 : k P1 : . (r k ) P2 : k 12 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 CUANTIFICADORES Consideremos las expresiones: 1 Puente de Yuto. 2 Hombres racionales. Las expresiones 1 y 2 no son proposiciones, por que no podemos afirmar si son verdaderas o falsas. Pero si a la expresión 1, le anteponemos la frase HAY UN y a la 2, TODOS, quedan: 3 4 Hay un puente de Yuto. Todos los hombres son racionales. Las expresiones 3 y 4, que resultaron de 1 y 2 son proposiciones. Las expresiones: HAY y TODOS se llaman cuantificadores. Los cuantificadores son símbolos que se utilizan para convertir una expresión en proposición. CLASES DE CUANTIFICADORES 1 CUANTIFICADOR UNIVERSAL Se simboliza (x). Léase: PARA TODO X, expresa que la proposición se cumple en todos los casos, es decir, que es verdadera para todos los sujetos a que se refiere. La expresión: Todos los hombres son racionales, incluye a todos los hombres que existen. La anterior expresión simbólicamente se denota así: Todos los hombres son racionales. x Q (x)Q(x) Notación simbólica. x, es el sujeto. , Cuantificador universal Las expresiones más utilizadas para expresar el cuantificador universal son: PARA TODO x (x. PARA CADA x (x). CUALQUIER x (x) (x) CADA x (x) NINGÚN x (x). TODO x 13 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 2 CUANTIFICADOR EXISTENCIAL Se representa mediante el símbolo (x), que se lee: EXISTE UN x, expresa que la proposición se cumple sólo en algunos casos, es decir, que la proposición sólo es verdadera para algunos de los sujetos a que se refiere. La expresión: Hay un puente de Yuto, indica que de todos los puentes uno sólo se llama de Yuto. Simbólicamente tenemos. Hay un puente de Yuto. x P (x)P(x) Notación simbólica. Las expresiones más utilizadas para exprezar el cuantificador existencial son: PARA ALGÚN x EXISTE ALGÚN x (x). (x). HAY x ALGÚN x (x) (x). NEGACIÓN DEL CUANTIFICADOR UNIVERSA — EXISTENCIAL El cuantificador UNIVERSAL se niega con el EXISTENCIAL y viceversa. Ejemplo 1. Todas las Mujeres (x)Q(x). son Bonitas x Q Decir: que no todas las mujeres son bonitas, equivale a expresar que: Existen Mujeres Feas. x Q (x) Q(x) (x) Q(x). Si Q = Bonitas Q = Feas Léase: Existe x, no Q de x. Como se puede observar, el cuantificador UNIVERSAL se niega con el EXISTENCIAL. Luego: (x)Q(x). Se niega con (x) Q(x). 14 RACAPEAS --- MATEMÁTICA – ANÁLISIS -- 2010 Ejemplo 2. Existen Hombres Inteligentes. x P (x)P(x) Decir: que no existen hombres inteligentes, equivale a expresar que: Todos los Hombres son .Brutos P = Inteligentes P = Brutos x P (x) P(x). Léase: Para todo x, no P de x. Por lo tanto, el cuantificador EXISTENCIAL se niega con el UNIVERSAL. Luego: (x)P(x) se niega con (x) P(x). EJEMPLO Para todo número real x se cumple que: ( x + 1 ) 2 = x 2 + 2x + 1. Solución: (x) ( x + 1 ) 2 = x 2 + 2x + 1. afirmación. (x) ( x + 1 ) 2 x 2 + 2x + 1 negación. 3 CUANTIFICADOR NULO Se representa con la letra N. Léase: No existe ningún, y expresa que la proposición no se cumple en ningún caso, es decir, no es verdadera para ninguno de los sujetos a que se refiere. Veamos: q: Los alumnos del colegio son disciplinados. N(x)q No existe ningún x, siendo que xq que haga la proposición verdadera. r: x 3 4 = 0 xZ. Z = Conjunto de los números enteros. 3 N(x)xr se cumple que x 4 = 0 sea verdadera. EJERCICIO Niegue verbal y simbólicamente las siguientes proposiciones, estableciendo su criterio de verdad: 1 Existen estudiantes de la N.S.Q. que no se preocupan por el promedio de su colegio 2 Cada estudiante de la NSQ quiere obtener el mejor puntaje en el icfes 3 Todos los perros son cachorros. 4 Existe un número natural tal que: x + 1 = 2 5 Ningún libro es bueno 6 Para todo número real se cumple que: ( x 1 ) 2 = x 2 2x + 1. 7 Cualquier mujer es hermosa 8 Cada alumno del grado once es inteligente. 9. Hay Quibdoseños buenos. 15