Lógica para Computação LUCIANA CONCEIÇÃO DIAS CAMPOS UFJF EADDCC003-2011.1 Raciocínio Lógico O aprendizado da Lógica auxilia os estudantes no raciocínio, na compreensão de conceitos básicos, na verificação formal de programas e melhor os prepara para o entendimento do conteúdo de tópicos mais avançados. Este material constitui uma INTRODUÇÃO À LÓGICA ELEMENTAR CLÁSSICA, procurando alcançar os objetivos gerais e específicos propostos pela disciplina Lógica para Computação. Proposições Lógicas Proposição: É toda expressão, isto é, todo conjunto de palavras ou símbolos, que possui um significado ao qual podemos atribuir um valor lógico. Valor Lógico: É um valor atribuído a uma proposição lógica. Diz-se que o valor lógico de uma proposição é “verdade” (representado por V) se a proposição é verdadeira e “falsidade” (representado por F) se a proposição é falsa. Proposições Lógicas Princípio da não contradição e do 3o excluído : 1. Princípio da não contradição • Uma proposição não pode ser verdadeira e falsa ao mesmo tempo. 2. Princípio do 3o excluído • Toda proposição ou é verdadeira ou é falsa, isto é, verifica-se sempre um destes casos e nunca um terceiro. Assim, esses princípios afirmam que: • Toda proposição tem um, e um só, dos valores: V ou F Proposições Lógicas Exemplos: a) A Lua é um satélite. a) e b) são exemplos de Proposições Lógicas - Porque elas têm sentido completo e é possível atribuir um valor lógico para o seu significado. b) 2+3 = 5 c) Recife d) Quem descobriu o Brasil? c) e d) NÂO são exemplos de Proposições Lógicas -Porque Não são declarações e portanto não é possível atribuir um valor lógico para o seu significado. Sentença Lógica e Proposição Lógica Sentença Lógica é a maneira de expressar uma Proposição Lógica. Portanto: Uma Proposição Lógica pode vir representada por diferentes sentenças Sentença Lógica e Proposição Lógica Exemplos de sentenças lógicas: a) Dante escreveu Os Lusíadas. b) Não é verdade que Dante não escreveu Os Lusíadas. Na letra a) a frase apresenta uma afirmação. Que tem o mesmo significado da letra b) onde a frase apresenta uma dupla negação. Logo, as duas sentenças lógicas representam a mesma proposição lógica. Portanto ATENÇÃO: Negar duas vezes é o mesmo que Afirmar. Então: • Proposição é a idéia. • Sentença é a forma de se expressar essa idéia. Representação de Proposição Lógica Existem 3 maneiras de se representar uma Proposição Lógica: 1. Linguagem Natural • Carlos é Careca 2. Forma Simbólica • As proposições são designadas pelas letras latinas. • Geralmente: p, q, r, s, etc. Portanto p = Carlos é Careca Representação de Proposição Lógica Existem 3 maneiras de se representar uma Proposição Lógica: 3. Diagrama/Gráfico Lógico: • Seja A o conjunto dos carecas • Então a proposição p = Carlos é careca é representada no diagrama: A p Portanto ATENÇÃO: Quem está no interior de A é careca. Já quem está fora de A não é careca. Proposição simples X Proposição composta Proposição Simples Chama-se proposição simples ou fórmula atômica aquela que não contém nenhuma outra proposição como parte integrante de si mesma. Geralmente utiliza-se letras latinas minúsculas para designar as proposições simples. Exemplo: q: Pedro é estudante r: o número 25 é quadrado perfeito Proposição simples X Proposição composta Proposição Composta Chama-se proposição composta ou fórmula molecular aquela formada pela combinação de duas ou mais proposições. Geralmente utiliza-se letras latinas maiúsculas para designar as proposições compostas. Exemplo: Carlos é careca e Pedro é estudante p Proposição Simples q S Proposição Composta Proposição Composta Portanto: Uma proposição composta é a ligação ou conexão de duas ou mais proposições simples com o objetivo de transmitir uma idéia ou fornecer um significado ao qual se atribui um valor lógico. Tabela Verdade ou Tabela de Verdade Valor Lógica de uma Proposição Composta O valor lógico de qualquer proposição composta depende unicamente dos valores lógicos das proposições simples componentes, ficando por eles univocamente determinado. Geralmente, utiliza-se a tabela-verdade para verificar todos os possíveis valores lógicos de uma proposição composta. Pelo princípio do terceiro excluído, sabemos que uma proposição simples é verdadeira ou falsa: p V F Tabela Verdade ou Tabela de Verdade Valor Lógica de uma Proposição Composta Se uma proposição é composta por n proposições simples então teremos 2n atribuições possíveis. Exemplo: O sol é uma estrela e a neve é branca. p n = 2 então tem-se 22 = 4 atribuições possíveis: q p q V V 1ª combinação possível V F 2ª combinação possível F V 3ª combinação possível F F 4ª combinação possível Operações Lógicas Operações Lógicas são operações realizadas sobre proposições, obedecendo a regras de um cálculo denominado Cálculo Proposicional. As proposições simples (também chamadas de fórmulas atômicas) podem ser combinadas entre si e, para representar tais combinações usaremos os conectivos lógicos. Portanto, os conectivos lógicos são responsáveis pela formação de proposições a partir de proposições. Conectivos Lógicos As proposições podem ser conectadas através dos seguintes conectivos : 1. Negação (não ou NOT): ~ ou ! ou ¬ 2. Conjunção (“e” ou AND): ∧ 3. Disjunção (“ou” ou OR): ∨ 4. Disjunção Exclusiva (“ou exclusivo” ou XOR): 5. Condicional ( “implica” ou “se-então”): → 6. Bi-condicional ( “se e somente se”): Conectivos Lógicos 1. Negação (não ou NOT): ~ ou ! ou ¬ Seja A o conjunto de estudantes. A p ~p V F F V Seja a proposição p: Pedro é estudante. Então, a negação de p é dado por ~p: Pedro não é estudante. A tabela verdade é dada por: Se p for verdadeiro, então ~p é falso Se p for falso, então ~p é verdadeiro p ~p V F F V Conectivos Lógicos 2. Conjunção (“e” ou AND): ∧ Sejam as proposições simples: p: O sol é uma estrela. q: Roma é um país. A representação da conjunção por diagrama lógico: A B p R 2 V V 1 q 3 4 Interseção de A e B: A∩B A conjunção dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: O sol é uma estrela e Roma é um país. R=p∧q O valor da conjunção é dado pela tabela verdade: p q V V p ∧ q V 1ª combinação. A região em que as duas proposições são verdadeiras é na interseção dos conjuntos A e B. Conectivos Lógicos 2. Conjunção (“e” ou AND): ∧ Sejam as proposições simples: p: O sol é uma estrela. q: Roma é um país. A representação da conjunção por diagrama lógico: A B p R V F 2 V V 1 q 3 4 Interseção de A e B: A∩B A conjunção dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: O sol é uma estrela e Roma é um país. R=p∧q O valor da conjunção é dado pela tabela verdade: p ∧ q p q V V V 1ª combinação. V F F 2ª combinação. No conjunto A apenas p é verdadeiro. Como está fora da região de interseção, a conjunção é falsa. Conectivos Lógicos 2. Conjunção (“e” ou AND): ∧ Sejam as proposições simples: p: O sol é uma estrela. q: Roma é um país. A representação da conjunção por diagrama lógico: V F 2 V V 1 p ∧ q q q V V V 1ª combinação. FV 3 V F F 2ª combinação. F 3ª combinação. B R O valor da conjunção é dado pela tabela verdade: p A p A conjunção dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: O sol é uma estrela e Roma é um país. R=p∧q 4 Interseção de A e B: A∩B F No conjunto B apenas q é verdadeiro. Fora da região de interseção, a conjunção é falsa. Conectivos Lógicos 2. Conjunção (“e” ou AND): ∧ Sejam as proposições simples: p: O sol é uma estrela. q: Roma é um país. A representação da conjunção por diagrama lógico: V F 2 V V 1 p ∧ q q q V V V 1ª combinação. FV 3 V F F 2ª combinação. F 3ª combinação. F 4ª combinação. B R O valor da conjunção é dado pela tabela verdade: p A p A conjunção dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: O sol é uma estrela e Roma é um país. R=p∧q 4 Interseção de A e B: A∩B F F F F F Fora dos conjuntos A e B as proposições p e q são falsas. Fora da interseção, a conjunção é falsa. Conectivos Lógicos 3. Disjunção (“ou” ou OR): ∨ Sejam as proposições simples: p: O enxofre é verde. q: 7 é um número primo. A representação da disjunção por diagrama lógico: A B p R 2 V V 1 q 3 4 União de A e B: A B A disjunção dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: O enxofre é verde ou 7 é um número primo. R=p∨q O valor da disjunção é dado pela tabela verdade: p q V V p ∨ q V 1ª combinação. A região onde as duas proposições são verdadeiras está dentro da união dos conjuntos A e B. Conectivos Lógicos 3. Disjunção (“ou” ou OR): ∨ Sejam as proposições simples: p: O enxofre é verde. q: 7 é um número primo. A representação da disjunção por diagrama lógico: A B p R V F 2 V V 1 q 3 4 União de A e B: A B A disjunção dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: O enxofre é verde ou 7 é um número primo. R=p∨q O valor da disjunção é dado pela tabela verdade: p ∨ q p q V V V 1ª combinação. V F V 2ª combinação. No conjunto A apenas p é verdadeiro. Como está dentro da região de união, a disjunção é verdadeira. Conectivos Lógicos 3. Disjunção (“ou” ou OR): ∨ Sejam as proposições simples: p: O enxofre é verde. q: 7 é um número primo. A representação da disjunção por diagrama lógico: V F 2 V V 1 p ∨ q q q V V V 1ª combinação. FV 3 V F V 2ª combinação. V 3ª combinação. B R O valor da disjunção é dado pela tabela verdade: p A p A disjunção dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: O enxofre é verde ou 7 é um número primo. R=p∨q 4 União de A e B: A B F No conjunto B apenas q é verdadeiro. Dentro da união a disjunção é verdadeira. Conectivos Lógicos 3. Disjunção (“ou” ou OR): ∨ Sejam as proposições simples: p: O enxofre é verde. q: 7 é um número primo. O valor da disjunção é dado pela tabela verdade: A representação da disjunção por diagrama lógico: q q V V V 1ª combinação. FV 3 V F V 2ª combinação. V 3ª combinação. F 4ª combinação. B R V F 2 V V 1 p ∨ q p A p A disjunção dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: O enxofre é verde ou 7 é um número primo. R=p∨q 4 União de A e B: A B FF F F F Fora dos conjuntos A e B as proposições p e q são falsas. Fora da união, a disjunção é falsa. Conectivos Lógicos 4. Disjunção Exclusiva (“ou exclusivo” ou XOR): Sejam as proposições simples: p: O cachorro é fêmea. q: O cachorro é macho. A representação da disjunção exclusiva por diagrama lógico: A p 2 R R V V 1 B q 3 4 Não inclui a interseção entre os conjuntos A e B A disjunção exclusiva dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: ou o cachorro é fêmea ou o cachorro é macho. R=pq O valor da disjunção exclusiva é dado pela tabela verdade: p q V V p q F 1ª combinação. No ou exclusivo ou o elemento pertence ao conjunto A ou ao B. Nunca pertence aos dois conjuntos ao mesmo tempo. Conectivos Lógicos 4. Disjunção Exclusiva (“ou exclusivo” ou XOR): Sejam as proposições simples: p: O cachorro é fêmea. q: O cachorro é macho. A representação da disjunção exclusiva por diagrama lógico: A p V F 2 R R V V 1 B q 3 4 Não inclui a interseção entre os conjuntos A e B A disjunção exclusiva dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: ou o cachorro é fêmea ou o cachorro é macho. R=pq O valor da disjunção exclusiva é dado pela tabela verdade: p q p q V V F V F V 1ª combinação. 2ª combinação. No conjunto A apenas p é verdadeiro. Como apenas um elemento é verdadeiro, a disjunção exclusiva é verdadeira. Conectivos Lógicos 4. Disjunção Exclusiva (“ou exclusivo” ou XOR): Sejam as proposições simples: p: O cachorro é fêmea. q: O cachorro é macho. A representação da disjunção exclusiva por diagrama lógico: A p V F 2 R O valor da disjunção exclusiva é dado pela tabela verdade: p q p q q V V F 1ª combinação. FV 3 V F V 2ª combinação. V 3ª combinação. R V V 1 A disjunção exclusiva dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: ou o cachorro é fêmea ou o cachorro é macho. R=pq B 4 Não inclui a interseção entre os conjuntos A e B F No conjunto B apenas q é verdadeiro. Portanto a disjunção exclusiva é verdadeira. Conectivos Lógicos 4. Disjunção Exclusiva (“ou exclusivo” ou XOR): Sejam as proposições simples: p: O cachorro é fêmea. q: O cachorro é macho. A representação da disjunção exclusiva por diagrama lógico: A p V F 2 R O valor da disjunção exclusiva é dado pela tabela verdade: p q p q q V V F 1ª combinação. FV 3 V F V 2ª combinação. V 3ª combinação. F 4ª combinação. R V V 1 A disjunção exclusiva dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: ou o cachorro é fêmea ou o cachorro é macho. R=pq B 4 FF Não inclui a interseção entre os conjuntos A e B F F F Fora dos conjuntos A e B as proposições p e q são falsas. Assim, a disjunção exclusiva é falsa. Conectivos Lógicos 5. Condicional ( “implica” ou “se-então”): → Sejam as proposições simples: p: Pedro estuda. q: Pedro foi aprovado. A condicional dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: Se Pedro estudar então ele será aprovado. R=p→q • p é dito antecedente da condicional. • q é dito conseqüente da condicional. O valor da condicional é dado pela tabela verdade: p V q V p → q V 10 caso: Pedro estudou e foi aprovado. A condicional obriga que Se Pedro estudar ele terá que ser aprovado, então podemos concluir que a condicional é verdadeira. Isto é, se é verdade que Pedro estudou, então necessariamente é verdade que ele será aprovado. Conectivos Lógicos 5. Condicional ( “implica” ou “se-então”): → Sejam as proposições simples: p: Pedro estuda. q: Pedro foi aprovado. A condicional dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: Se Pedro estudar então ele será aprovado. R=p→q • p é dito antecedente da condicional. • q é dito conseqüente da condicional. O valor da condicional é dado pela tabela verdade: p q p → q V V V V F F 20 caso: Pedro estudou e não foi aprovado. A condicional afirma que o fato de Pedro ter estudado é condição suficiente para que se torne um resultado necessário que ele seja aprovado. Caso isso não ocorra, a condicional é falsa. Conectivos Lógicos 5. Condicional ( “implica” ou “se-então”): → Sejam as proposições simples: p: Pedro estuda. q: Pedro foi aprovado. A condicional dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: Se Pedro estudar então ele será aprovado. R=p→q • p é dito antecedente da condicional. • q é dito conseqüente da condicional. O valor da condicional é dado pela tabela verdade: p q p → q V V V V F F F V V 30 caso: Pedro não estudou e foi aprovado. A condição suficiente para q é p, nada é dito em relação a ~p. Por isso, a condicional é verdadeira. Conectivos Lógicos 5. Condicional ( “implica” ou “se-então”): → Sejam as proposições simples: p: Pedro estuda. q: Pedro foi aprovado. A condicional dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: Se Pedro estudar então ele será aprovado. R=p→q • p é dito antecedente da condicional. • q é dito conseqüente da condicional. O valor da condicional é dado pela tabela verdade: p q p → q V V V V F F F V V F F V 40 caso: Pedro não estudou e não foi aprovado. Como a condição é fundamentada em p e não em ~p, a condicional é verdadeira. Conectivos Lógicos 5. Condicional ( “implica” ou “se-então”): → Sejam as proposições simples: p: Pedro estuda. q: Pedro foi aprovado. A condicional dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: Se Pedro estudar então ele será aprovado. R=p→q • p é dito antecedente da condicional. • q é dito conseqüente da condicional. O valor da condicional é dado pela tabela verdade: p q p → q V V V V F F F V V F F V A representação da condicional por diagrama lógico: R A q q p 2 B 1 3 4 Não é válida a região onde o conseqüente é falso. Conectivos Lógicos 5. Bi-condicional ( “se e somente se”): Sejam as proposições simples: p: Tales é filho de Wilson. q: Tales é neto de Pedro. A bi-condicional dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: Tales é filho de Wilson se e somente se ele for neto de Pedro. R=p q • p é dito condição necessária e suficiente para q. • q é dito condição necessária e suficiente para p. Portanto, a bi-condicional será verdadeira quando antecedente e conseqüente forem ambos verdadeiros, ou quando forem ambos falsos. Logo, a bi-condicional será falsa somente quando os valores lógicos das duas proposições que a compõem forem diferentes. O valor da bi-condicional é dado pela tabela verdade: p q p q V V V V F F F V F F F V Conectivos Lógicos 5. Bi-condicional ( “se e somente se”): Sejam as proposições simples: p: Tales é filho de Wilson. q: Tales é neto de Pedro. A bi-condicional dessas proposições forma a seguinte proposição composta: R: Tales é filho de Wilson se e somente se ele for neto de Pedro. R=p q A representação da bi-condicional por diagrama lógico: A R p B q Não são válidas as regiões onde o antecedente ou o conseqüente é falso. O valor da bi-condicional é dado pela tabela verdade: p q p q V V V V F F F V F F F V