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Um pouco de Lógica
Tabela Verdade
Propriedades e Conectivos
Exercícios resolvidos
Exercícios propostos

Embora a lógica fundamente o raciocínio e, com base nela, o ser humano normalmente tome as decisões que ache conveniente, nem sempre o aluno a utiliza adequadamente na resolução dos problemas matemáticos. Devido a isto, achei importante colocar alguma coisa a respeito da Lógica, nesta seção do site.
Não pretendo aprofundar sobre o estudo da lógica, mas deixar algumas noções básicas que, por certo, contribuirão bastante na compreensão de muitos assuntos ligados à matemática.

Proposições

As proposições são caracterizadas por sentenças que formulamos. Elas podem ser:

Declarativas:

1. Rogério é professor
2. A lua é o satélite de Marte
OBS: repare que as proposições podem ser falsas ou verdadeiras.

Não declarativas:

interrogativas: onde está o coelho?
exclamativas: Feliz Natal!
imperativas: não falte à aula
Obs: Vamos nos deter nas proposições declarativas, pois elas podem ser identificadas mais facilmente como falsas(F) ou verdadeiras(V).

Nota: Pode-se, também, ter uma sentença aberta como proposição. Neste caso, muito comum na resolução de problemas matemáticos, troca-se alguns nomes (ou todos) por variáveis. Exemplo
O Pão de açúcar é uma montanha brasileira
X é um Y brasileiro

Valores Lógicos das proposições

O valor lógico de uma proposição p é a verdade, se p é verdadeira, ou é uma falsidade se p é falso:
v(p) = V ( o valor lógico de p é verdadeiro)
v(p) = F ( o valor lógico de p é falso)

Exemplo:
p: A Lua é o satélite da Terra
q: Berlim é a capital da França
Então: v(p) = V e v(q) = F

Tabela-Verdade

O conjunto de proposições e seus valores lógicos podem ser dispostos numa tabela, que chamamos de Tabela-Verdade.
Exemplo:
Sejam p e q as proposições. Então temos a tabela:

p q
V V
V F
F V
F F

Observe que o número de linhas da tabela depende do número de proposições, e pode-se obter fazendo 2n ( onde n é a quantidade de proposições)

Conectivos

São as partículas que servem para agrupar as sentenças.
As sentenças simples não usam conectivos. As compostas são formadas por duas ou mais proposições ligadas a essas partículas (e, ou, se...então, se e somente se)

Exemplo:
Se o quadrilátero tem lados paralelos 2 a 2, então, é um paralelogramo
O valor lógico de uma proposição é totalmente determinado pelos valores lógicos das proposições simples que a constituem e pela operação dos conectivos, que podem ser:

Conectivo de conjunção("e" - representado por ^)

Se:
p: Maria tem um gato
q: José tem um cachorro
A proposição composta p^q será:
Maria tem um gato e José tem um cachorro
Então, p^q somente é verdadeira se ambas as proposições são verdadeiras. Se ambas, ou uma delas é falsa, a proposição será falsa.
Assim, pode-se expressar a tabela verdade de conjunção como:
p q p^q
V V V
V F F
F V F
F F F

Exemplo:
p: O Brasil está na Europa
q: A Argentina está na América do Sul
Como:
v(p) = F e v(q) = V
Então:
v(p^q) = F

Conectivo de disjunção ( "ou" - representado por v)

Neste caso, devemos antes analisar o conectivo "ou". Ele pode ser "inclusivo" (considera os dois casos) ou "exclusivo" (considera apenas um dos casos)

Exemplo:
p: Paulo é professor ou administrador
q: Maria é jovem ou idosa
No primeiro caso, o "ou" é inclusivo pois, pelo menos uma das proposições é verdadeira, podendo ser ambas. Mas no caso da segunda, o "ou" é exclusivo, pois somente uma das proposições poderá ser verdadeira.
Assim, pode-se expressar a tabela-verdade da disjunção "inclusiva" como:

p q p v p
V V V
V F V
F V V
F F F

Exemplo:
p: Paris é a capital do Brasil
q: 9 - 6 = 3
Como
v(p) = F e v(q) = V
Então:
v(p v q) = V
Da mesma forma, pode-se expressar a tabela-verdade da disjunção "exclusiva" como:
p q p v p
V V F
V F V
F V V
F F F

Nota: Em nada se falando ao contrário, consideramos sempre o "ou"como "inclusivo".

Conectivo Condicional( "se... então" - representado por -> )

Numa proposição condicional que se encontra entre o "se"e o "então" é chamado de antecedente ( ou implicante) e o que segue ao "então" é chamado de consequente ( ou implicado).
Uma proposição condicional afirma que o seu antecedente implica o seu consequente. Não afirma ser o antecedente verdadeiro, mas se o for, o consequente também será. Também não afirma que o consequente é verdadeiro, mas somente que é verdadeiro se o antecedente o for.
Qualquer proposição p^ ~q é verdadeira, ou seja, quando o antecedente é verdadeiro e o consequente é falso. Para a proposição ser verdadeira p^ ~q deve ser falsa, ou ainda ~p^ ~q deve ser verdadeira. Assim, pode-se expressar a tabela-verdade da condicional como:

p q ~q p^ ~q ~(p^~q) p -> q
V V F F V V
V F V V F F
F V F F V V
F F V F V V

Nota-se que p->q abrevia apenas ~(p^~q). Também não se deve esperar uma "conexão real" entre o antecedente e o consequente. Tudo que se afirma é que a implicação material só será falsa quando o antecedente for verdadeiro e o consequente falso, conforme tabela resumo a seguir:
p q p->q
V V V
V F F
F V V
F F V

Exemplo:
p: log 100 = 3
q: Cabral descobriu o Brasil
log 100 = 3 -> Cabral descobriu o Brasil
Como:
v(p) = F e v(q) = V Então: v(p->q) = V

Conectivo Bicondicional( "se, e somente se... então" - representado por <-->)

Se juntarmos as sentenças p->q e q->p, veremos que (p->q) ^(q->p) equivale a <-->q.
Em resumo, a bicondicionalidade ocorre quando ambas as sentenças são verdadeiras ou falsas e a falsidade ocorre quando as sentenças tiverem valores lógicos diferentes, conforme tabela abaixo:

p q p<-->q
V V V
V F F
F V F
F F V

Exemplo:
p: o quadrado tem lados de tamanhos diferentes
q: 14 é um número ímpar
O quadrado tem lados diferentes <--> 14 é um número ímpar
Como:
v(p) = F e v(q) = F Então v(p<-->q) = V

Conectivo de negação( representado por ~ )

Dada uma proposição: "A água é mais leve que o ar" sua negação acontece se dizemos:
É falso que a água é mais leve que o ar
ou ainda
A água não é mais leve que o ar
Pode-se resumir tal fato com a tabela abaixo:

p ~ p
V F
F V

Para procedermos com os raciocínios lógicos citados vale lembrarmos algumas propriedades, tais como:

p^q <--> q^p
p v q <--> q v p
p^(q^r) <--> (p^q)^r
p v (q v r) <--> (p v q) v r
p^(q v r) <--> (p^q) v (p^r)
p v (q^r) <--> (p v q) ^(p v r)
~(p^r) <-->~p v ~r
~(p v r) <--> ~p ^~r
~(~p) <--> p

TAUTOLOGIA
Dizemos ter uma tautologia quando numa proposição composta sempre temos apenas o valor lógico V
Exemplo: p v ~ p
CONTRADIÇÃO
Dizemos ter uma contradição quando numa proposição composta sempre temos apenas o valor lógico F
Exemplo: p ^ ~ p
CONTINGÊNCIA
Dizemos ter uma contingência quando numa proposição composta temos os valores lógicos V e F
Exemplo: p -> ~p
Proposição recíproca
Obtemos quando invertemos as sentenças: Exemplo: Se x = 4 -> x < 5 ou x = 5 a recíproca será: x=5 ou x < 5 -> x=4
Proposição inversa
Obtemos quando negamos as sentenças: Exemplo: Se x > b -> a > 2 a inversa será: x = b ou x < b -> a=2 ou a < 2
Proposição contrapositiva
Obtemos quando invertemos as negativas das sentenças: Exemplo: Se a > b -> c < d a contrapositiva será: c=d ou c > d -> a=b ou a < b

Exercícios Resolvidos

1. Qual a negação de:

Resp.

2. Qual o valor lógico de: "É falso que 3+4 = 7 e 2 + 2 = 5

Temos que:
v(3+4=7) = V e v(2+2=5) = F
Então:
v(3+4=7 ^ 2+2=5) = F
logo:
Resp = [~(3+4=7 ^ 2+2=5)] = V

3. Determine o valor lógico da sentença : "Se 4+4=9, então eu sou rei da Espanha"

Se:
p : 4+4 = 9
q : eu sou rei da Espanha
Então
v(p) = F e v(q) = F
logo
Resp = v(p->q) = V

4. Sejam as proposições:
p: os agricultores se mobilizam
q : a reforma agrária continua sem solução
Simbolize a sentença : "Se os agricultores não se mobilizam, então a reforma agrária continua sem solução"

Temos que:
~p : os agricultores não se mobilizam
Logo
Resp ~p ->q

5. Sejam as proposições:
p : sen (pi - x) = cos x
q : pi < 3
Qual o valor lógico de: (p->q) v (~p->~p)"

Temos que
v(p) = F e v(q) = F
logo: v(p->) = V
Da mesma forma
v(~p) = V e v(~q) = V
logo : v(~p -> ~q) = V
Então
Resp Verdadeiro

6. Sabendo-se que os valores lógicos das proposições "p", "q" e "r" são, respectivamente, V,F e V, determine o valor lógico da proposição:
[ (p<-->q) -> p ] v (p ->r)

Temos que:
v(p) = V, v(q) = F e v(r) = V
Então
v(p<-->q) = F
v[(p<-->q) -> p] = F
v(p -> r) = V
Logo
v[(p<-->q) ->p] v (p->r) = V
Então
Resp Verdadeiro

Exercícios Propostos

1. Estude os valores lógicos da sentença aberta:
"Se 5x - 2 = 13 então x2 = 11x - 24"

Resp.
1- Se x = 3 então a condição se verifica (V,V)
2- A condição (V,F) não se verifica
3- Se x = 8 então a condição é verdadeira (F,V)
4- Se x diferente de 3 e x diferente de 8, então a condição (F,F) é verdadeira

2. Qual a negação de xmenor ou igual a -5?

Resp.
x maior que -5

3. Qual a negação de: "o gato mia e o rato chia"

Resp.
O gato não mia ou o gato não chia

4. Determinar "P(FF,FV,VF,VV)"de:
(p^~q) v (~p^q)

Resp.
FVVF

5. Verificar se a proposição abaixo é verdadeira:
"p v q <--> ( p -> q) -> p"

Resp.
Sim

6. Construir a tabela verdade de:

~(p v q) ^ ~(q <-->p)

Resp.
p q p v q ~(p v q) p<-->q ~(p<-->) ~(p v q)^~(q<-->p)
V V V F V F F
V F V F F V F
F V V F F V F
F F F V V F F

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