Logica matematica - Dipartimento di Matematica e Fisica
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Capitolo 3. Logica 3. Logica Obiettivi di apprendimento: Relazioni, dati e previsioni 6T, 7T, 8T, 10Q. La logica nel linguaggio comune... I ‘‘sei una persona priva di logica” ‘‘ è logico comportarsi cosı́” I ‘‘ fai l’analisi logica della seguente frase” I ‘‘ la logica del gioco è quella di realizzare più goal della squadra avversaria”. I Capitolo 3. Logica Il termine LOGICA in ambito scientifico I non è univoca la definizione (nemmeno fra i matematici) I ambito di studio non solo relativo alla matematica I storicamente il suo significato è variato Capitolo 3. Logica Il termine LOGICA in ambito scientifico I non è univoca la definizione (nemmeno fra i matematici) I ambito di studio non solo relativo alla matematica I storicamente il suo significato è variato Capitolo 3. Logica Il termine LOGICA in ambito scientifico I non è univoca la definizione (nemmeno fra i matematici) I ambito di studio non solo relativo alla matematica I storicamente il suo significato è variato Capitolo 3. Logica Il termine LOGICA in ambito scientifico I non è univoca la definizione (nemmeno fra i matematici) I ambito di studio non solo relativo alla matematica I storicamente il suo significato è variato Capitolo 3. Logica La LOGICA matematica ‘La logica si occupa dei ragionamenti dopo che questi sono stati espressi in qualche forma di linguaggio (quindi non dell’attività del pensare, dei meccanismi interni della nostra mente, ma piuttosto del pensato dopo che questo è stato comunicato) e uno dei suoi scopi è quello di caratterizzare i ragionamenti corretti.’ D.Palladino Capitolo 3. Logica Nel linguaggio naturale è facile cadere in situazioni di fraintendimento: I la borsa è caduta I quei due si sono sposati I vado al mare o in montagna I non ho fratelli In matematica queste ambiguità non possono esserci! 3.1 Logica delle proposizioni 3.1 Logica delle proposizioni I termini primitivi: - proposizione logica che indicheremo con p,q,r . . . - vero che indicheremo anche con v - falso che indicheremo anche con f . Vero e falso verranno anche chiamati valori di veritá delle proposizioni. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1 Logica delle proposizioni I termini primitivi: - proposizione logica che indicheremo con p,q,r . . . - vero che indicheremo anche con v - falso che indicheremo anche con f . Vero e falso verranno anche chiamati valori di veritá delle proposizioni. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1 Logica delle proposizioni I termini primitivi: - proposizione logica che indicheremo con p,q,r . . . - vero che indicheremo anche con v - falso che indicheremo anche con f . Vero e falso verranno anche chiamati valori di veritá delle proposizioni. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1 Logica delle proposizioni I termini primitivi: - proposizione logica che indicheremo con p,q,r . . . - vero che indicheremo anche con v - falso che indicheremo anche con f . Vero e falso verranno anche chiamati valori di veritá delle proposizioni. 3.1 Logica delle proposizioni Assiomi: 1. PRINCIPIO DEL TERZO ESCLUSO. Ogni proposizione logica è vera o è falsa. 2. PRINCIPIO DI NON CONTRADDIZIONE. Ogni proposizione logica non è sia vera che falsa. Di ogni proposizione logica sapremo quindi dire esattamente il suo valore di veritá. 3.1 Logica delle proposizioni Assiomi: 1. PRINCIPIO DEL TERZO ESCLUSO. Ogni proposizione logica è vera o è falsa. 2. PRINCIPIO DI NON CONTRADDIZIONE. Ogni proposizione logica non è sia vera che falsa. Di ogni proposizione logica sapremo quindi dire esattamente il suo valore di veritá. 3.1 Logica delle proposizioni Assiomi: 1. PRINCIPIO DEL TERZO ESCLUSO. Ogni proposizione logica è vera o è falsa. 2. PRINCIPIO DI NON CONTRADDIZIONE. Ogni proposizione logica non è sia vera che falsa. Di ogni proposizione logica sapremo quindi dire esattamente il suo valore di veritá. 3.1 Logica delle proposizioni Esercizio Quali fra le seguenti sono proposizioni logiche? I Sono piccolo I 0 è il risultato dell’operazione 6 − 4 I Parigi è la capitale della Francia I Vieni a giocare a nascondino? I Oggi sono presenti al corso di Matematica Elementare 100 studenti I Il mio paese è freddo 3.1 Logica delle proposizioni Scheda scuola primaria... 3.1 Logica delle proposizioni Definizione Un connettivo è una trasformazione che permette di ottenere nuove proposizioni logiche a partire da una o piú proposizioni logiche. I connettivi possono essere: I monoargomentali se vengono applicati ad una sola proposizione I biargomentali se vengono applicati a due proposizioni 3.1 Logica delle proposizioni Definizione Un connettivo è una trasformazione che permette di ottenere nuove proposizioni logiche a partire da una o piú proposizioni logiche. I connettivi possono essere: I monoargomentali se vengono applicati ad una sola proposizione I biargomentali se vengono applicati a due proposizioni 3.1 Logica delle proposizioni Definizione Due proposizioni logiche p e q sono equiveridiche se hanno lo stesso contenuto di veritá. Scriveremo p ≡ q. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.1 Connettivi monoargomentali 3.1.1 Connettivi monoargomentali LA NEGAZIONE Definizione La negazione è il connettivo che associa ad ogni proposizione logica p una nuova proposizione falsa quando p è vera vera quando p è falsa La negazione della proposizione logica p si indica con p̄ oppure con qp. Tavola di veritá p v f p̄ f v 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.1 Connettivi monoargomentali 3.1.1 Connettivi monoargomentali LA NEGAZIONE Definizione La negazione è il connettivo che associa ad ogni proposizione logica p una nuova proposizione falsa quando p è vera vera quando p è falsa La negazione della proposizione logica p si indica con p̄ oppure con qp. Tavola di veritá p v f p̄ f v 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.1 Connettivi monoargomentali Scheda scuola primaria... 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.1 Connettivi monoargomentali Esercizio Proviamo a negare le seguenti proposizioni logiche: I p:‘‘3 è un numero pari” I q:‘‘ 6 < 7” I r :‘‘ oggi è il 2 ottobre” I s:‘‘non ho 25 anni” Attenzione! Come sará la negazione di t:‘‘2, 5 è un numero pari”? Si ricordi che negando una proposizione il valore di veritá deve cambiare! 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.1 Connettivi monoargomentali Esercizio Proviamo a negare le seguenti proposizioni logiche: I p:‘‘3 è un numero pari” I q:‘‘ 6 < 7” I r :‘‘ oggi è il 2 ottobre” I s:‘‘non ho 25 anni” Attenzione! Come sará la negazione di t:‘‘2, 5 è un numero pari”? Si ricordi che negando una proposizione il valore di veritá deve cambiare! 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.1 Connettivi monoargomentali Esistono altri connettivi monoargomentali? p v f 1 v v 2 v f 3 f v 4 f f I 3 è la negazione p̄ I 2 è la doppia negazione p̄¯. I 1 si chiama TAUTOLOGIA e trasforma ogni proposizione in una proposizione sempre VERA. I 4 si chiama CONTRADDIZIONE e trasforma ogni proposizione in una proposizione sempre FALSA. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali 3.1.2 Connettivi biargomentali LA CONGIUNZIONE Definizione La congiunzione é il connettivo che associa ad ogni coppia di proposizioni logiche p e q una nuova proposizione vera quando p e q sono entrambe vere falsa in tutti gli altri casi La proposizione logica ottenuta dalla congiunzione di p con q si indica con p ∧ q. Tavola di veritá p v v f f q v f v f p∧q v f f f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali 3.1.2 Connettivi biargomentali LA CONGIUNZIONE Definizione La congiunzione é il connettivo che associa ad ogni coppia di proposizioni logiche p e q una nuova proposizione vera quando p e q sono entrambe vere falsa in tutti gli altri casi La proposizione logica ottenuta dalla congiunzione di p con q si indica con p ∧ q. Tavola di veritá p v v f f q v f v f p∧q v f f f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali La congiunzione Tavola di veritá p v v f f q v f v f p∧q v f f f Tabella a doppia entrata % p v f q v v f f f f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... I Non c’è alcuna connessione semantica fra le due proposizioni elementari che danno luogo alla proposizione composta. I Il valore di veritá della proposizione composta è unicamente deciso a partire dal valore di veritá delle proposizioni elementari. I Buona strategia didattica: uso dei colori! 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... I Non c’è alcuna connessione semantica fra le due proposizioni elementari che danno luogo alla proposizione composta. I Il valore di veritá della proposizione composta è unicamente deciso a partire dal valore di veritá delle proposizioni elementari. I Buona strategia didattica: uso dei colori! 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá della congiunzione 1. p ∧ p ≡ p (proprietá dell’idempotenza) 2. (p ∧ q) ∧ r ≡ p ∧ (q ∧ r ) (proprietá associativa) 3. p ∧ q ≡ q ∧ p (proprietá commutativa) 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá della congiunzione 1. p ∧ p ≡ p (proprietá dell’idempotenza) 2. (p ∧ q) ∧ r ≡ p ∧ (q ∧ r ) (proprietá associativa) 3. p ∧ q ≡ q ∧ p (proprietá commutativa) 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá della congiunzione 1. p ∧ p ≡ p (proprietá dell’idempotenza) 2. (p ∧ q) ∧ r ≡ p ∧ (q ∧ r ) (proprietá associativa) 3. p ∧ q ≡ q ∧ p (proprietá commutativa) 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá della congiunzione 1. p ∧ p ≡ p (proprietá dell’idempotenza) 2. (p ∧ q) ∧ r ≡ p ∧ (q ∧ r ) (proprietá associativa) 3. p ∧ q ≡ q ∧ p (proprietá commutativa) 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... Osservazioni? 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... Osservazioni? 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Una ‘O’ per dire tante cose diverse I ‘‘Per entrare in questo Pub é necessario avere 16 anni o essere accompagnati da un genitore” I ‘‘Dormi subito o domani starai a casa dalla gita ” I ‘‘ Faccio il bagno o la doccia” 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Una ‘O’ per dire tante cose diverse I ‘‘Per entrare in questo Pub é necessario avere 16 anni o essere accompagnati da un genitore” I ‘‘Dormi subito o domani starai a casa dalla gita ” I ‘‘ Faccio il bagno o la doccia” 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Una ‘O’ per dire tante cose diverse I ‘‘Per entrare in questo Pub é necessario avere 16 anni o essere accompagnati da un genitore” I ‘‘Dormi subito o domani starai a casa dalla gita ” I ‘‘ Faccio il bagno o la doccia” 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Una ‘O’ per dire tante cose diverse I ‘‘Per entrare in questo Pub é necessario avere 16 anni o essere accompagnati da un genitore” I ‘‘Dormi subito o domani starai a casa dalla gita ” I ‘‘ Faccio il bagno o la doccia” 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali LA DISGIUNZIONE INCLUSIVA Definizione La disgiunzione inclusiva é il connettivo che associa ad ogni coppia di proposizioni logiche p e q una nuova proposizione falsa quando p e q sono entrambe false vera in tutti gli altri casi La proposizione logica ottenuta dalla congiunzione di p con q si indica con p ∨ q. p v v f f q v f v f p∨q v v v f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali LA DISGIUNZIONE INCLUSIVA Definizione La disgiunzione inclusiva é il connettivo che associa ad ogni coppia di proposizioni logiche p e q una nuova proposizione falsa quando p e q sono entrambe false vera in tutti gli altri casi La proposizione logica ottenuta dalla congiunzione di p con q si indica con p ∨ q. p v v f f q v f v f p∨q v v v f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali La disgiunzione inclusiva p v v f f q v f v f % p v f p∨q v v v f q v v v f v f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá della disgiunzione inclusiva 1. p ∨ p ≡ p (proprietá dell’idempotenza) 2. (p ∨ q) ∨ r ≡ p ∨ (q ∨ r ) (proprietá associativa) 3. p ∨ q ≡ q ∨ p (proprietá commutativa) 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá della disgiunzione inclusiva 1. p ∨ p ≡ p (proprietá dell’idempotenza) 2. (p ∨ q) ∨ r ≡ p ∨ (q ∨ r ) (proprietá associativa) 3. p ∨ q ≡ q ∨ p (proprietá commutativa) 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá della disgiunzione inclusiva 1. p ∨ p ≡ p (proprietá dell’idempotenza) 2. (p ∨ q) ∨ r ≡ p ∨ (q ∨ r ) (proprietá associativa) 3. p ∨ q ≡ q ∨ p (proprietá commutativa) 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá della disgiunzione inclusiva 1. p ∨ p ≡ p (proprietá dell’idempotenza) 2. (p ∨ q) ∨ r ≡ p ∨ (q ∨ r ) (proprietá associativa) 3. p ∨ q ≡ q ∨ p (proprietá commutativa) 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Esercizio Si consideri la proposizione logica composta: ‘‘Mangio pane e mangio salame” che possiamo tradurre con p ∧ q con i somboli della logica essendo p e q le due proposizioni elementari. Qual’è la sua negazione? 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Esercizio Si consideri la proposizione logica composta: ‘‘Mangio pane e mangio salame” che possiamo tradurre con p ∧ q con i somboli della logica essendo p e q le due proposizioni elementari. Qual’è la sua negazione? 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Leggi di De Morgan : Riguardano piú connettivi! p ∧ q ≡ p̄ ∨ q̄ p ∨ q ≡ p̄ ∧ q̄ Con le tavole di veritá si dimostrano queste due leggi. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Leggi di De Morgan : Riguardano piú connettivi! p ∧ q ≡ p̄ ∨ q̄ p ∨ q ≡ p̄ ∧ q̄ Con le tavole di veritá si dimostrano queste due leggi. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Leggi di De Morgan : Riguardano piú connettivi! p ∧ q ≡ p̄ ∨ q̄ p ∨ q ≡ p̄ ∧ q̄ Con le tavole di veritá si dimostrano queste due leggi. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali LA DISGIUNZIONE ESCLUSIVA Definizione La disgiunzione esclusiva é il connettivo che associa ad ogni coppia di proposizioni logiche p e q una nuova proposizione falsa quando p e q hanno lo stesso valore di veritá vera in tutti gli altri casi La proposizione logica ottenuta dalla congiunzione di p con q si indica ˙ con p ∨q. p v v f f q v f v f ˙ p ∨q f v v f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali LA DISGIUNZIONE ESCLUSIVA Definizione La disgiunzione esclusiva é il connettivo che associa ad ogni coppia di proposizioni logiche p e q una nuova proposizione falsa quando p e q hanno lo stesso valore di veritá vera in tutti gli altri casi La proposizione logica ottenuta dalla congiunzione di p con q si indica ˙ con p ∨q. p v v f f q v f v f ˙ p ∨q f v v f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali La disgiunzione inclusiva p v v f f % p v f q v f v f ˙ p ∨q f v v f q v f v f v f 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... Cosa coloriamo? 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... Cosa coloriamo? 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Attivitá Una sposa aveva 3 scrigni: uno d’oro, uno d’argento e uno di piombo e in uno di questi c’era il suo anello. Su ogni scrigno c’era una frase che poteva essere vera o falsa. Le tre frasi erano legate fra loro da una condizione. Volendo scegliere il suo sposo per la sua intelligenza egli doveva indovinare quale scrigno conteneva l’anello. Prima situazione I il tesoro è nello scrigno A I il tesoro è nello scrigno A o nello scrigno C il tesoro è nello scrigno B o nello scrigno C I sapendo che esattamente una è vera. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Seconda situazione I Scrigno d’oro: l’anello è in questo scrigno. I Scrigno d’argento:l’anello non è in questo scrigno. I Scrigno di piombo: l’anello non è nello scrigno d’oro sapendo che di queste affermazioni 1 al massimo è vera. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... Quale connettivo è dato per sottinteso nelle seguenti affermazioni? 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Scheda scuola primaria... Quale connettivo è dato per sottinteso nelle seguenti affermazioni? 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali L’IMPLICAZIONE MATERIALE Definizione L’implicazione materiale é il connettivo che associa ad ogni coppia di proposizioni logiche p e q una nuova proposizione falsa solo nel caso in cui p sia vera e q sia falsa vera in tutti gli altri casi. La proposizione logica ottenuta dalla congiunzione di p con q si indica con p → q. La proposizione logica ottenuta dall’implicazione materiale di p con q si indica con p → q e si legge p implica q oppure se p allora q. La proposizione p è detta antecedente, mentre q é detta conseguente. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali L’IMPLICAZIONE MATERIALE Definizione L’implicazione materiale é il connettivo che associa ad ogni coppia di proposizioni logiche p e q una nuova proposizione falsa solo nel caso in cui p sia vera e q sia falsa vera in tutti gli altri casi. La proposizione logica ottenuta dalla congiunzione di p con q si indica con p → q. La proposizione logica ottenuta dall’implicazione materiale di p con q si indica con p → q e si legge p implica q oppure se p allora q. La proposizione p è detta antecedente, mentre q é detta conseguente. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali L’implicazione materiale p v v f f q v f v f % p v f p→q v f v v q v v v f f v 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Osservazioni sull’implicazione materiale: I Non c’è necessariamente un rapporto di causa-effetto tra l’antecedente e il conseguente. Non c’è legame semantico fra p e q. I Se p → q è vera, allora dalla veritá di p si puó senz’altro derivare che anche q è vera. I Quando l’antecedente é falsa, la proposizione composta sará vera indipendentemente dal valore di veritá della conseguente. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Osservazioni sull’implicazione materiale: I Non c’è necessariamente un rapporto di causa-effetto tra l’antecedente e il conseguente. Non c’è legame semantico fra p e q. I Se p → q è vera, allora dalla veritá di p si puó senz’altro derivare che anche q è vera. I Quando l’antecedente é falsa, la proposizione composta sará vera indipendentemente dal valore di veritá della conseguente. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Osservazioni sull’implicazione materiale: I Non c’è necessariamente un rapporto di causa-effetto tra l’antecedente e il conseguente. Non c’è legame semantico fra p e q. I Se p → q è vera, allora dalla veritá di p si puó senz’altro derivare che anche q è vera. I Quando l’antecedente é falsa, la proposizione composta sará vera indipendentemente dal valore di veritá della conseguente. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá dell’implicazione materiale: 1. La proposizione p → p é una tautologia. 2. Non vale la proprietá commutativa. 3. Non vale la proprietá associativa. (p → q) → r 6= p → (q → r ) Infatti se si prendono p e r false mentre q vera, si ottengono: p → q vera, e poi (p → q) → r falsa. q → r falsa, e poi p → (q → r ) vera. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá dell’implicazione materiale: 1. La proposizione p → p é una tautologia. 2. Non vale la proprietá commutativa. 3. Non vale la proprietá associativa. (p → q) → r 6= p → (q → r ) Infatti se si prendono p e r false mentre q vera, si ottengono: p → q vera, e poi (p → q) → r falsa. q → r falsa, e poi p → (q → r ) vera. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Proprietá dell’implicazione materiale: 1. La proposizione p → p é una tautologia. 2. Non vale la proprietá commutativa. 3. Non vale la proprietá associativa. (p → q) → r 6= p → (q → r ) Infatti se si prendono p e r false mentre q vera, si ottengono: p → q vera, e poi (p → q) → r falsa. q → r falsa, e poi p → (q → r ) vera. 3.1 Logica delle proposizioni 3.1.2 Connettivi biargomentali Tutte le possibili combinazioni date due proposizioni logiche iniziali p e q sono le seguenti: p q 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 v v v v v v f v v f v f f f v f v f v v v f v v f v f v f v f f f v v v f v v f v v f f v f f v f f v f v v v f f f v v v f f f In alcune colonne riconosciamo i connettivi introdotti. I valori di veritá delle colonne che non rientrano nei connettivi descritti si ottengono ˙ → cominando piú volte le proposizioni p e q con i connettivi ∧, ∨, ∨, 15 f f f v 1 Compito Compito 1. Prova a dimostrare le proprietà dei connettivi logici che oggi sono state solo citate ma non dimostrate. La tecnica dimostrativa è quella di costruire le tavole di verità 2. Analizza in modo critico il materiale (schede) proposto nella cartella ’critica1’ in Blackboard