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ISSN – 0325 – 6308 CUADERNOS UNIVERSITARIOS Universidad Nacional del Comahue Centro Regional Universitario Bariloche N° 49 – Agosto de 2006 LÓGICA INFORMAL Mónica de Torres Curth, Carolina Biscayart y Ana María Fernández Editor Responsable: Secretaría de Investigación Centro Regional Universitario Bariloche Universidad Nacional del Comahue Unidad Postal UNC 8400 Bariloche ARGENTINA TE: ++54-944-26368 FAX: ++54-944-22111 ISSN - 0325 – 6308 Agosto 2006 2 Resumen: Este trabajo, dirigido a un público no matemático, es una aproximación a la lógica a través de un análisis del paralelismo entre el razonamiento cotidiano y el razonamiento formal propio de las ciencias. Distinto tipo de razonamientos impregnan la vida cotidiana, aunque muchas veces se diferencian sustancialmente del razonamiento lógico formal. Intentamos usar este hecho como punto de partida para la formalización de algunos conceptos que dan las bases para la estructura del razonamiento lógico formal. 3 4 Índice Introducción...................................................................................................................... 6 Lógica formal y Lógica informal...................................................................................... 8 ¿Qué saben de lógica los que no saben lógica? ................................................................ 9 Usos de la palabra “lógica” en el lenguaje coloquial ....................................................... 9 Proposiciones.................................................................................................................. 15 Las proposiciones y los conjuntos .................................................................................. 17 Cuantificadores............................................................................................................... 18 Los cuantificadores en el lenguaje coloquial.................................................................. 20 El valor de verdad de las proposiciones categóricas ...................................................... 22 Una breve digresión acerca de la verdad en las ciencias................................................ 22 Operadores lógicos ......................................................................................................... 24 La negación .................................................................................................................... 26 Valor de verdad de la negación ...................................................................................... 26 La negación como relación entre conjuntos: .................................................................. 27 La negación en el lenguaje coloquial ............................................................................. 27 La negación de proposiciones categóricas ..................................................................... 29 Los conectivos ................................................................................................................ 30 El conectivo “∧” ............................................................................................................. 30 Valor de verdad de una conjunción ................................................................................ 32 La conjunción como una operación entre conjuntos ...................................................... 32 El conectivo “∨” ............................................................................................................. 34 Valor de verdad de una disyunción ................................................................................ 34 La disyunción como una operación entre conjuntos ...................................................... 35 El “o” excluyente............................................................................................................ 36 La conjunción y la disyunción en el lenguaje coloquial................................................. 37 Resumen de las relaciones entre operadores lógicos y conjuntos ................................. 39 Algunos ejercicios relativos A los conectivos “∧” y “∨” y la negación......................... 40 La implicación ................................................................................................................ 41 El valor de verdad de la implicación .............................................................................. 43 La implicación en el lenguaje coloquial ......................................................................... 45 La implicación como una relación entre conjuntos ........................................................ 48 Condiciones necesarias y suficientes.............................................................................. 51 Algo más sobre el valor de verdad de las implicaciones................................................ 54 La doble implicación ...................................................................................................... 55 El valor de verdad de la doble implicación .................................................................... 56 La doble implicación como una relación entre conjuntos .............................................. 56 Algo más sobre cuantificadores...................................................................................... 56 Algunos ejemplos de aplicación ..................................................................................... 58 La lógica y las reglas ortográficas de acentuación ......................................................... 58 La lógica y las plantas .................................................................................................... 60 La demostración en matemática ..................................................................................... 63 Agradecimientos............................................................................................................. 65 Bibliografía..................................................................................................................... 65 5 La lógica llena el mundo; los límites del mundo son también sus límites. Ludwig Wittgenstein Tractatus Logico-Philosophicus, 5.61 Introducción El lenguaje cotidiano tiene una gran riqueza porque ofrece la posibilidad de ser usado analógicamente. Cuando hablamos hacemos uso de metáforas, de símbolos, de sinónimos y podemos abundar en matices. Tenemos códigos de comunicación que nos permiten sobreentender cosas que no están dichas. Podemos ser breves y aún así ser entendidos. Usamos el lenguaje para transmitir sentimientos o ideas que no pueden expresarse con exactitud. Más aún, iguales expresiones pueden cambiar de significado según las circunstancias, nuestro interlocutor, o nuestra intencionalidad. Una misma palabra puede ser usada con humor, ironía, rabia, ternura... Esta flexibilidad del lenguaje cotidiano, es la que permite construir expresiones de gran belleza como un poema. El lenguaje utilizado para la comunicación en las ciencias, el lenguaje científico, es un depuración y, en algún sentido, un empobrecimiento del lenguaje ordinario. El lenguaje científico es un lenguaje carente de ambigüedad, de un alto nivel de corrección y una marcada sencillez sintáctica, objetividad y universalidad. Es por eso especialmente cuidadoso con el orden expositivo y la coherencia interna de lo expuesto. Cada ciencia posee su jerga y su lenguaje propio. En la matemática predomina el uso de un lenguaje formal que se distancia, en mayor grado que en otras ciencias, del lenguaje cotidiano. En muchas ciencias, los objetos de los que se ocupan suelen ser naturales, observables a simple vista o por medio de instrumentos. Sus enunciados no 6 están sometidos a la opinión pero admiten cierto grado de interpretación. La matemática trabaja con objetos ideales que son creados por el hombre, que existen en su mente. Sus formulaciones suelen ser muy concisas en cuanto a la forma. El lenguaje matemático puede ser considerado un “idioma”, ya que dispone de un sistema de escritura complejo, regido por reglas y sintaxis propias. Otra característica de este lenguaje, reside en el uso de símbolos sin distinción de los objetos que representan y en la naturaleza abstracta de esos objetos. Esta cualidad de “forma compacta” hace que, desde el punto de vista del experto que conoce “el idioma matemático”, la comunicación sea más sencilla, pero pone en juego la comprensión de aquellas personas que se aproximan a la esta ciencia. Desde el lenguaje cotidiano hasta el que utilizan los profesionales matemáticos en la comunicación de sus resultados hay infinidad de grises. El lenguaje matemático formal debería ser la culminación de un proceso de construcción personal que permita separarse paulatinamente del lenguaje cotidiano. Así como hay un lenguaje matemático, también hay una “forma de pensar matemática” . La matemática se basa en procesos deductivos, en razonamientos válidos que permiten inferir con rigurosidad una verdad de la validez de otras. Tanto el pensamiento como el lenguaje cotidiano, presentan aparentes similitudes con esta forma de pensar, aunque en el fondo, hay diferencias radicales. Nos proponemos un análisis de los razonamientos básicos de la matemática y de sus “aparentes pares” en el la forma de pensar de todos los días, para explotar sus similitudes, en aras de facilitar el recorrido hacia la comprensión, y clarificar las diferencias, que muchas veces se convierten en obstáculos “invisibles” en el aprendizaje. En este trabajo hablamos de matemática, y hablamos de lógica, que es la forma de pensar de la matemática. 7 Lógica formal y Lógica informal El término lógica deriva del griego clásico logos el cual significaba palabra o lo que se habla, sin embargo, en la época contemporánea, se interpreta como pensamiento o razonamiento. La lógica se remonta a la antigua China, India y Grecia, entre el siglo V a.c. y el siglo I a.c. Hemos denominado a este trabajo “Lógica Informal”. La “lógica informal” existe como rama de la lógica, y nació como el estudio metódico de los argumentos (Aristóteles la llamaba “el arte de la argumentación correcta y verdadera”), investigada principalmente por la retórica, la oratoria y la filosofía, especializándose en la identificación de falacias y paradojas, así como en la construcción correcta de los razonamientos. Tradicionalmente esta lógica parte de la base de que el pensamiento humano es muchas veces falaz. Así, ha tenido como finalidad una búsqueda de la verdad por lo que se ha dedicado a clasificar los razonamientos en correctos y falaces. A diferencia de la anterior, la lógica formal se refiere al estudio de argumentos racionales en forma estrictamente esquematizada y organizada. Se basa en razonamientos correctos e intenta llegar a niveles superiores de razonamiento. La lógica matemática o simbólica está inmersa dentro del campo de la lógica formal [1]. Este trabajo no es entonces un apunte de lógica formal ni de lógica informal. No estamos usando el nombre de “informal” en el sentido que hemos descripto, sino que pretendemos señalar algunas diferencias entre el razonamiento propio de la matemática y el razonamiento cotidiano, y en este sentido, nuestro trabajo es más bien un estudio de una lógica “sin corbata”1. Para una aproximación más formal al estudio de esta disciplina, puede el lector consultar el texto “Elementos de lógica proposicional” [2] de esta misma serie o el libro “Elementos de lógica simbólica” [3]. En este trabajo se encontrarán actividades que aparentemente poco tienen que ver con la matemática (como por ejemplo un análisis de varios fragmentos tomados de la literatura, los periódicos o libros de texto), pero que aportan elementos de reflexión acerca de lo que significa el pensamiento lógico deductivo, propio de la matemática. 1 Estamos usando (con permiso) este término que fue acuñado por una querida profesora de la Universidad Nacional del Comahue, Cristina Ferraris, al referirse a algunas demostraciones “informales” en geometría. 8 ¿Qué saben de lógica los que no saben lógica? Todos los seres humanos tenemos necesidad de hacer inferencias, de uno u otro tipo. Dondequiera que hay necesidad de realizar inferencias hay lógica, por tanto, todos practicamos cotidianamente algún tipo de lógica. Si lo anterior es cierto, entonces es falso que un estudiante que por vez primera se enfrenta a un curso de lógica, vaya a aprender, por primera vez en su vida, a realizar inferencias lógicas. En un sentido, se trata siempre de “falsos principiantes”. En particular, parece un error suponer que la tarea de un curso de lógica sea “enseñar a pensar”. Los estudiantes ya saben pensar (y cosas muy interesantes). La tarea del profesor de lógica es, más bien, orientarlos para pensar mejor. Darles herramientas para un mejor análisis del pensamiento de los otros, y una mejor articulación del propio. Ayudar al estudiante a “pensar mejor” primordialmente supone: 1) Hacerle ver la necesidad de discutir y resolver problemas de manera argumentada, lógica y racional, y crear la disposición a seguir vías racionales y 2) Ayudarle a detectar los modos inadecuados de inferencia y argumentación, presentes tanto en su propio discurso como en el de los otros [4]. Este cuadernillo, precisamente, busca abrir las puertas en este sentido. Usos de la palabra “lógica” en el lenguaje coloquial Como primera actividad proponemos la lectura de un texto [5] acerca de los distintos usos y acepciones de la palabra “lógica” en el lenguaje coloquial, de modo de intentar una reflexión acerca de las diferencias entre el pensamiento y razonamiento cotidianos, y en las ciencias. Inmerso en el lenguaje coloquial, el término “lógica”, en su uso como sustantivo, adjetivo o adverbio adquiere diversos sentidos. Empleado como sustantivo en el lenguaje cotidiano, la palabra “lógica” adquiere el sentido de estructura de razonamiento, forma o modo de pensar o razonar, o, simplemente, razonamiento. Así se habla de “la lógica del escándalo”, para referirse al modo de pensar de la prensa de nuestro medio, que decide brindar cobertura a un hecho 9 en función del escándalo que éste genere. Asimismo, se emplea el término “lógica” como sinónimo de sentido común, buen sentido, razón o actitud racional, cuando se afirma, por ejemplo, que “felizmente prevaleció la lógica”. Se hace uso del sustantivo “lógica”, también para significar una determinada estructura de ordenamiento o la forma en que se encuentran dispuestas ciertas partes o ciertos elementos de un conjunto o ámbito. Así, ese es el sentido que toma en el siguiente texto: “Me he visto obligado dijo - a creer que la lógica de sus acciones estaba desequilibrada” (G. Flaubert, Madame Bovary). Suele también significar, en otro contexto, coherencia o sentido; así podemos leer: “Aunque todo es mentira, no deja de tener lógica todo lo que dice” (Shakespeare, Hamlet). En su uso como adjetivo, la palabra “lógica” pasa a significar “natural”, en el sentido de previsible; es decir, hace referencia a un hecho o acción que se esperaba sucediese como consecuencia necesaria de un evento determinado; y así se dice: “es lógico que el anciano reaccione de la siguiente manera si le robaste las manzanas” (M. de Vasconcelos, Mi planta de naranja lima). También suele usarse para significar algo “obvio” o “evidente”: “no podía haber más que un solo significado lógico tras las palabras de Luisa Bourget” (A.Chirstie, Poirot en Egipto). Asimismo, pasa a significar, en otros casos, “necesario”, como en el texto siguiente: “como consecuencia lógica de su buena actuación en las tablas, comenzó a trabajar en el cine” (M. Paján, Grandes estrellas del cine). En otras ocasiones, con este término se hace referencia al carácter coherente que algo posee; en este sentido, por ejemplo, se dice que “los ingenieros hidráulicos participantes en el proyecto propusieron soluciones lógicas al problema” (El Comercio, 03-08-02, p. 10). Además, cuando se dice que algo tiene un orden lógico se hace referencia a aquello que tiene un orden riguroso, sistemático y coherente, aunque en este caso, tal vez, el uso del término sea redundante, pues todo orden, por definición, es riguroso, sistemático y coherente. El empleo de la palabra “lógico” también sirve para caracterizar una actitud como “razonable” o “sensata”, y así se dice, por ejemplo, de un determinado funcionario que “lo más lógico sería que deje su cargo mientras goza de cierta aprobación”. 10 En su uso como adverbio, el término “lógica” se convierte en “lógicamente”, y expresa los mismos sentidos que posee como adjetivo, pero expresando “modo”. De esta forma podemos decir, por ejemplo, que “la decisión fue tomada, lógicamente, después de un detenido análisis”. Por último, el término “ilógico” es usado como sinónimo de “irracional”, “absurdo”, “incoherente” e “inverosímil” cuando toma la forma de adjetivo. Como ejemplos de este uso tenemos: “el alcalde de Miraflores inauguró el viernes una obra inconclusa, aunque suene ilógico” (El Comercio, 18-08-02, p.22); “Lheureux quedó estupefacto, era algo ilógico para él lo que le estaba pasando” (G. Flaubert, Madame Bovary). 1) Confeccionar un cuadro o esquema que sintetice los distintos sentidos del término “lógica” (y derivados) en su uso como sustantivo, adjetivo y adverbio en el lenguaje coloquial. Poner un ejemplo para cada caso. 2) Señalar de qué modo (como sustantivo, adjetivo o adverbio) es usado el término “lógica” e indicar su significado en los siguientes textos: a) “En esos encuentros imaginarios había analizado diferentes posibilidades. Conozco mi naturaleza y sé que las situaciones imprevistas y repentinas me hacen perder todo sentido, a fuerza de atolondramiento y timidez. Había preparado, pues, algunas variantes que eran lógicas, o por lo menos posibles. No es lógico que un amigo íntimo le mande a uno un anónimo insultante, pero todos sabemos que es posible.” (E. Sábato, El Túnel) b) “Yo, con sólo mirarla, me doy cuenta de que el mal está empezando. No es nada preciso, no hay un síntoma claro, una evidencia objetiva; tampoco una lógica, un motivo, una causa concreta que lo origine.” (G. Polarollo, Atado de nervios) c) “Hace poco nos enteramos que en el Congreso se iba a eliminar la Comisión de Cultura, arrumando ésta en el furgón de cola de otra comisión. Felizmente prevaleció la lógica, y no se deshizo con una mano lo que se había hecho con la 11 otra. La Comisión de Cultura todavía existe.” (El Dominical del diario El Comercio, 18-08-02, p.19) d) “Los resultados estadísticos pueden ser considerados lógicamente válidos...” (La Razón, 16-07-02, p.13) e) “La trampa lógica por la cual todo el que se lanza contra Toledo es un amigo de la oposición democrática, viene avanzando peligrosamente” (La República, 2208-02, p.7) f) “En la sierra es lógico que el líder decida todo sin pedir opinión de nadie, y mucho menos a una mujer; si a ello sumamos la ignorancia, tenemos un modelo de atraso social” (Somos, de El Comercio, año XV, Nº 820, 2002) g) “Los hombres adoran los razonamientos abstractos y las sistematizaciones bien elaboradas, a tal punto que no les molesta deformar la verdad, cierran los ojos y los oídos a todas las pruebas que los contradicen con tal de conservar sus construcciones lógicas” (F. Dostoievski, Memorias del Subsuelo) h) “No pretendo afirmar que universos como el nuestro se den de manera frecuente, simplemente afirmo que la frecuencia esperada no es cero, dijo Tryon. La lógica de la situación dicta, no obstante, que los observadores siempre se encuentran en universos capaces de generar vida, y tales universos son impresionantemente grandes” (J. Gribbin, En busca del gato de Schrödinger) i) “Le escribió: pero la melancolía me invade con gran fuerza, y cuanto más se normaliza mi salud, cuanto más puedo pensar con frialdad y lógica, tanto más demencial me parece que siga fabricando cuadros que nos cuestan tanto y no aportan nada” (H. Frank, Van Gogh) j) “Aunque ha encontrado a María por casualidad, atribuye el encuentro a la causalidad de su capacidad lógica, pero inmediatamente, ante el miedo ilógico de perderla, se da cuenta de su desorientación...” (S. Sauter, Introducción a El Túnel) 12 k) “Un piloto de una aerolínea comercial sostuvo a Correo lo siguiente: ´Si hubo poca visibilidad, el comandante de la nave debió regresar y evitar el aterrizaje. Lo lógico era no continuar con el vuelo´” (Correo, 12-01-03) l) “El concepto de etnicidad que opera en la novela presupone una relación de causalidad entre los orígenes y el estado actual de los comportamientos sociales. Los ´defectos´ a los cuales alude Abbadon el Exterminador, encuentran ahí su explicación lógica” (E. Castillo Durante, Los vertederos de la postmodernidad) m) “No se quiénes tenían que esperar en Jerusalén, quizá un grupo de templarios supervivientes y disfrazados, o unos cabalistas vinculados con los portugueses, pero seguro que para llegar a Jerusalén desde Alemania, el camino más lógico es el de los Balcanes, donde esperaba el quinto grupo, el de los paulicianos”. (H. Eco, El péndulo de Foucault) n) “Castell menciona la noticia de una instancia inexplicable lógicamente, pero que constata la degradación de la conciencia humana contra su propia especie” (S.Sauter, Introducción a El Túnel) o) “Una de esas oscuridades, no la más ardua pero no la menos hermosa, es la que nos impide precisar la dirección del tiempo. Que fluye del pasado hacia el porvenir es la creencia común, pero no es más ilógica que la contraria, fijada en verso español por Miguel de Unamuno: Nocturno el río de las horas fluye / desde su manantial que es la mañana / eterno...” (J.L. Borges, Historia de la eternidad) p) “Los conceptos no pueden considerarse jamás como derivados lógicamente de las impresiones de los sentidos. pero, como finalidad didáctica y también heurística, es inevitable semejante proceder. Moraleja: si no se peca contra la razón, no se llega generalmente a nada; o bien no se puede edificar una casa o construir un puente sin emplear un andamiaje que, a decir verdad, no forma parte de ellos” (A. Einstein, citado por Kouznetsov, pensamiento, sus teorías, 1975, p.110) 13 Einstein. Su vida, su q) El uso del lenguaje para comunicarse por escrito es, quizá, la capacidad que refleja más fielmente el orden y la madurez del pensamiento del hombre, además de cumplir la importante función educativa de transmitir en cada mensaje, conocimientos de una persona a otra. Es lógico, entonces, pensar que los estudiantes a través de su trayectoria educativa deben ir evolucionando o, mejor dicho, mejorando, tanto en su contenido de ideas como en la forma de escribir esas ideas de acuerdo con el desarrollo y la madurez de su pensamiento según se incrementen sus conocimientos debido a los años de estudio o escolaridad [6]. “El abogado Jorge Oyarzábal defendió su caso con pasión. Cada argumento estaba lógicamente encadenado con el siguiente, no dejó puntos débiles, lo que dijo en segundo término fue consecuencia de lo que dijo en primer término, no se contradijo, dio sus explicaciones sin ambigüedad, y toda su construcción de argumentos fue así sólida. ¿Diríamos que defendió el caso con un rigor lógico admirable? ¿Significa que dijo siempre la verdad? Es precisamente esta coherencia interna de los argumentos, esta coordinación adecuada del pensamiento consigo mismo, y no su adecuación a la realidad, no la verdad de las afirmaciones que entraron en juego en este caso lo que le interesa a la lógica como ciencia. La lógica es una ciencia formal que estudia las técnicas, procedimientos, reglas, métodos y los principios o leyes usados para distinguir la inferencia “correcta” de la “incorrecta”; para discriminar la inferencia “válida” de la “no válida”. Es ciencia formal, porque ella atiende sólo al aspecto estructural de las inferencias sin considerar el contenido significativo de sus proposiciones componentes. 14 Proposiciones El lenguaje (cotidiano, científico, de programación u otro) está constituido por expresiones, que son un conjunto de signos (símbolos, palabras, etc.) que poseen un sentido. Por ejemplo, 110011 + 10010 = 1000101 tiene un sentido en el lenguaje binario, más allá de que sea correcto o no. “If x > 4 then go to 5” tiene un sentido en el lenguaje de programación. ¿Cómo estás Roberto?, tiene un sentido en el lenguaje social. Las órdenes, las preguntas, los saludos, las afirmaciones, tienen un sentido en el lenguaje cotidiano. En especial, algunas expresiones afirman o niegan cosas. Estas expresiones o enunciados que afirman o niegan, se llaman proposiciones. Las proposiciones pueden ser verdaderas o falsas. Por ejemplo: “8 es un número par”, es una proposición, y es verdadera. “Todas las aves vuelan”, es una proposición, y es falsa. “Existe un alumno de esta universidad menor de 20 años” es una proposición, y es verdadera. “¿Cómo te llamás?” no es una proposición. “¡Bajá el volumen de esa música!” no es una proposición. Lo que hace que una expresión sea una proposición es precisamente la posibilidad (aunque sea teórica) de asignarle un valor de verdad. Por ejemplo “hay vida en otro lugar del universo” o “Dios existe” son proposiciones, ya que pueden ser verdaderas o falsas, aunque demostrar que lo son pueda ser difícil o imposible. Se define como proposición a una oración o enunciado declarativo carente de ambigüedad, que es verdadera o falsa, pero nunca las dos cosas simultáneamente. La veracidad o falsedad de un enunciado se llama su valor de verdad. Los términos verdadero o falso se consideran como atributos de una proposición, excluyéndose de ellos toda interpretación filosófica. 15 La estructura matemática es precisamente una construcción basada en el enunciado de proposiciones de las cuales de debe probar su verdad o falsedad. 3) Determinar si las siguientes expresiones son proposiciones y cuáles no lo son. Explicar por qué. El sol es cuadrado. ¿Existe la justicia? La cuchara sirve para. Existe la justicia La mamá sirve postre. No existe la justicia Mi bisabuela se peinó con rodete el 2+5=6 16 de julio de 1899. 2+5=7 ¿Qué hora es? 2+5 Las proposiciones a las que hemos hecho referencia hasta ahora se llaman “proposiciones cerradas” en el sentido de que dentro del enunciado de la proposición no aparece ninguna variable, y por consiguiente tiene un valor de verdad definido (son verdaderas o falsas). Una proposición abierta (también llamada función proposicional) es una expresión que contiene una variable, por lo que no tiene, en principio, un valor de verdad hasta que la variable sea sustituida por un valor determinado, que hace que la expresión se convierta en una proposición cerrada, es decir, adopte a partir de la asignación de un valor fijo a la variable, un valor de verdad. Por ejemplo p: “x es un número par” es una proposición abierta pues su valor de verdad depende del valor que adopte el número x. Por ejemplo, si x adopta el valor 2, esta proposición abierta se transforma en la proposición cerrada “2 es un número par” que es verdadera. Si x adopta el valor 3, la proposición abierta se transforma en la proposición cerrada “3 es un número par” que es falsa. Decimos que un determinado valor para la variable verifica la proposición p cuando la hace verdadera. 16 Las proposiciones y los conjuntos Dado un conjunto referencial cualquiera U, una proposición abierta p definirá un subconjunto (eventualmente vacío) de elementos que hacen a la proposición verdadera y otro subconjunto (complemento del anterior) de elementos que hacen a la proposición falsa. Es decir, podemos diferenciar los elementos de U en dos conjuntos disjuntos, uno formado por los elementos que verifican a p y otro por los que no la verifican. elementos que no verifican p U A elementos que verifican p Por ejemplo, si U tiene por elementos los meses del año y p es la proposición abierta “el mes x tiene 30 días”, podemos distinguir dentro de U un subconjunto de elementos que hacen verdadera a la proposición p (abril, junio, septiembre y noviembre) y un subconjunto de elementos que hacen falsa a la proposición p (enero, febrero, marzo, mayo, julio, agosto, octubre y diciembre). En caso de que se trate de dos proposiciones abiertas p y q cada una de ellas definirá dentro del referencial un subconjunto de elementos que la verifica, definiéndose así cuatro regiones. IV: elementos que no verifican ni p ni q U IV A B II I II: elementos que verifican sólo p I: elementos que verifican tanto p como q III III: elementos que verifican sólo q Las regiones I y II reúnen a todos los elementos que verifican p y las regiones I y III a todos los que verifican q. 17 En adelante usaremos la notación p, q, ... etc. para referirnos indistintamente a proposiciones abiertas o cerradas, quedando claro su significado en el contexto. Las proposiciones pueden separarse en simples (o atómicas) y compuestas. Las proposiciones simples son aquellas que no tienen ninguna otra proposición como parte constituyente, como por ejemplo “llueve”, o “5 es un número primo”. Las proposiciones compuestas son aquellas que están constituidas por dos o más proposiciones simples, como por ejemplo “hace calor y tengo ganas de ir a la playa”, o “tengo hambre, frío y no consigo un taxi”, o “ si un número es divisible por 2 y por 3, es divisible por 6”. Cuantificadores Veamos ahora un tipo particular de proposiciones que se llaman categóricas. Son aquellas en las que está involucrada una referencia a la totalidad de los elementos de un conjunto (por ejemplo “ todas las plantas son sésiles” ) o a una parte de los elemento de un conjunto (por ejemplo “ existen gramíneas que no son anuales” ) En el lenguaje común, hay varias expresiones que se utilizan indistintamente para la misma forma lógica. Por ejemplo: Usamos las palabras: • Todo • Ninguno • Cualquiera • No hay • Nadie • Los / Las Usamos las palabras: • Existe • Un / unos • Alguno o algunos • Hay Para referirnos a TODO Por ejemplo: • Todos los insectos alados tienen 6 patas • Ningún lugar está lejos • Cualquier múltiplo de 6 puede dividirse por 3 • No hay mamíferos acuáticos • Nadie es perfecto • Las cámaras digitales utilizan baterías Por ejemplo: Para • Existen hombres daltónicos referirnos a • Unos pancitos tienen queso que EXISTE al menos uno • Algunos mamíferos tienen alas • Hay algunos sitios de acampe donde no se puede hacer fuego 18 4) Redactar las proposiciones del cuadro en la forma “Todo...” o “Existe...”, por ejemplo: “Algunos mamíferos tienen alas” se escribirá como “Existe un mamífero que tiene alas” Las expresiones todo y existe se denominan cuantificadores. En resumen: En el lenguaje matemático, la palabra “todo” (o sus equivalentes) en una proposición indica que cualquier elemento que se elija dentro del conjunto posee la propiedad. El símbolo que se utiliza para “todo” es ∀ (se lee “para todo”). En el lenguaje matemático, la palabra “existe” (o sus equivalentes) en una proposición indica que hay dentro del conjunto al menos un elemento que posee la propiedad. Puede ser uno, varios, o incluso todos. El símbolo que se utiliza para “existe” es ∃ (se lee “existe”). Por ejemplo, consideremos el conjunto de todos los números pares positivos menores o iguales que 20: A = {2,4,6,8,10,12,14,16,18,20} ∀ x ∈ A, x es par (todo elemento del conjunto A es par) ∃ x ∈ A tal que x es múltiplo de 6 (existe al menos un elemento dentro de A que es múltiplo de 6) La utilización de los cuantificadores siempre está asociada a un conjunto de referencia y se refiere a una propiedad que cumplen (o no) los elementos de ese conjunto. Y es justamente en relación a los elementos de ese conjunto de referencia que la afirmación puede ser verdadera o falsa. 19 5) Dadas las siguientes proposiciones, Todos los perros son blancos. Hay mamíferos que vuelan. Existe un león que ruge Ningún metal es líquido Los leones tienen melena Hay plantas que no se Hay gallinas que ponen huevos verdes reproducen por semillas Identificar un conjunto de referencia para cada uno y redactar las proposiciones anteriores de la forma “Todo...” o “Existe...” Ejemplo: Todos los perros son blancos Conjunto de referencia: El conjunto de todos los perros que existen Todo perro es blanco. (¡no es importante si las afirmaciones son verdaderas o falsas!) 6) Proponer algunas proposiciones que incluyan cuantificadores y redactarlas en la forma “Todo...” o “Existe...” Cualquier proposición categórica se puede escribir en la forma “Todo...” o “Existe...” Por ejemplo: “Hay mamíferos acuáticos” se escribe como “Existe un mamífero que es acuático”. Los cuantificadores en el lenguaje coloquial Es importante distinguir el uso de la palabra todo del lenguaje común de su uso en el lenguaje matemático. “Todo” en matemática, no significa “muchos”, ni “casi todos” , sino que ningún elemento del conjunto queda excluido de la propiedad. En el lenguaje común muchas veces se usa la expresión “todo” sin el rigor de precisión que requiere la matemática. Por ejemplo, “todo el mundo sabe que tomar sol sin protector solar es peligroso”. ¿Estamos seguros que no hay sobre el planeta un ser que ignore esta 20 premisa?. Otro ejemplo cotidiano: “¿qué querés comer?”, “cualquier cosa está bien”. ¿Estamos seguros?, ¿cualquier cosa? ¡puaj!. Es decir, en matemática para que una afirmación que contenga la palabra todo sea verdadera, la totalidad de los elementos del conjunto al que hace referencia la afirmación deben cumplir la propiedad, lo cual no es necesariamente cierto en el lenguaje común. El todo en matemática, tiene un sentido absoluto. Por ejemplo, “los ángulos interiores de todos los triángulos suman 180º” hace referencia a que cualquier triángulo, por más raro que sea, tiene la propiedad. En el lenguaje común esto no es así. La mayoría de las veces la una afirmación que contiene la palabra todo se refiere a que en la mayoría de los elementos del conjunto al que se hace referencia tienen la propiedad. En el lenguaje común “todo” se usa muchas veces como equivalente de “muchos” o “casi todos”, o “la mayoría”. Por ejemplo la afirmación “en mi familia todos los 29 almorzamos ñoquis” se refiere a que en la medida de lo posible, esa familia come ñoquis los 29, casi siempre lo hacen, pero nada ocurre en esta afirmación si justo un 29 de enero son invitados a la casa de los vecinos a almorzar un asado. En el mismo asado, la señora invitada podría decir “en mi familia todos los 29 almorzamos ñoquis” como un comentario (falso desde el punto de vista matemático) y nadie pensará que está diciendo una falsedad. Si al asado está invitado un matemático, la misma afirmación “nadie pensará que está diciendo una falsedad” , que habíamos entendido como una generalidad, sería falsa porque el matemático (que no puede con su genio) estaría pensando: “el hecho de que esta señora esté masticando un choripán demuestra que la afirmación en mi familia todos los 29 almorzamos ñoquis es falsa” Asimismo, en matemática la afirmación existe hace referencia a que hay al menos un elemento en el conjunto que cumple la propiedad. Puede ser uno, varios o incluso todos. En el lenguaje común “existe” se usa como equivalente de “alguno”, como para señalar una rareza. 21 El valor de verdad de las proposiciones categóricas Como toda proposición, las proposiciones categóricas (las que contienen cuantificadores) poseen un valor de verdad (es decir, puede decirse de ellas que son Verdaderas o Falsas). En algunos casos decir de una proposición que es verdadera o falsa es sencillo. Para la proposición “Llueve”, basta con mirar por la ventana para decidir. ¿Cómo podemos demostrar que una afirmación que tiene un cuantificador es verdadera o falsa? Por ejemplo: La afirmación “Todo los perros son blancos” es falsa. ¿cómo lo sabemos? Basta con mostrar un perro que no sea blanco. La afirmación “Todo número múltiplo de 6 es par” es verdadera. Para mostrar que esto es cierto, dado que no hay posibilidades de revisar uno por uno todos los múltiplos de 6, hay que recurrir a una demostración general, a un razonamiento deductivo que nos permita evidenciar que la afirmación es cierta. En este caso es sencillo, porque para que un número sea múltiplo de 6, debe ser a la vez múltiplo de 3 y de 2. Al ser múltiplo de 2 es par. Por lo tanto la afirmación es cierta para cualquier múltiplo de 6. 7) Explicar cómo demostrarías si las afirmaciones del inciso 5) son verdaderas o falsas. Una breve digresión acerca de la verdad en las ciencias La división más aceptada entre las ciencias es la de ciencias fácticas y ciencias formales. Las ciencias fácticas trabajan con objetos reales que ocupan un espacio y un tiempo que a su vez se subdividen en naturales (biología, física, química, etc. ) y sociales (sociología, economía, psicología, etc.). Las formales trabajan con formas, es decir, con objetos ideales que son creados por el hombre, que existen en su mente y son obtenidos por abstracción. La lógica y la matemática son ciencias formales. 22 La verdad de las ciencias fácticas es fáctica porque depende de hechos, y es provisoria porque nuevas investigaciones pueden presentar elementos para su refutación. Las ciencias formales demuestran o prueban. En la matemática y en la lógica hay verdades absolutas: axiomas o teoremas. Los axiomas son verdades a priori y los teoremas son verdades que se demuestran por procesos deductivos a partir de axiomas o de teoremas anteriores. La verdad de las ciencias formales es necesaria y formal. La demostración es completa y final. En las ciencias fácticas, las teorías científicas, que pueden considerarse como “verdades” se constituyen como un conjunto de leyes y teorías que son aceptadas como tales mientras no exista una observación o experimentación que permita rechazarlas. En ellas prima un proceso inductivo, de modo que a partir de un cierto número de observaciones o experimentaciones se permite una generalización que se denomina “ley”. En las ciencias formales se demuestran las verdades, mientras que en las ciencias fácticas se verifican (confirman o refutan) hipótesis. Esta verificación es incompleta y temporaria. En matemática y lógica cuando un teorema ha sido demostrado, es una verdad “para siempre”, que será utilizada para sostener las demostraciones de nuevos teoremas que se enuncien con posterioridad. En las otras ciencias, esto no es así. Abundan en la historia de las ciencias ejemplos de teorías que se sostuvieron como verdades hasta que se comprobó su falsedad. Por ejemplo hasta el año 1759 la teoría de la epigénesis avalaba entre otras, la teoría de la preformación. Esta sostenía que las células sexuales contenían individuos diminutos preformados, que sólo necesitaban aumentar de tamaño durante el desarrollo embrionario. En 1759 C.F. Wolff propuso el concepto de que los caracteres del nuevo individuo deben desarrollarse a partir del material indiferenciado del espermatozoide y los óvulos, contrariamente a lo sostenido hasta ese momento. De esta manera la nueva teoría (que refutaba la anterior) sentó las bases de un nuevo enfoque para el estudio del desarrollo, y permitió implicaciones en la teoría evolucionista [7]. 23 Operadores lógicos Consideremos el siguiente conjunto, que llamaremos R, que será nuestro conjunto referencial en varios de los ejercicios que propondremos realizar2. Conjunto R Atributos Color Forma Valores Convención simbólica A rayas a Blanco b Negro n Circulo o Cuadrado c Triangulo t Grande g Pequeño p tamaño Indicaremos a los elementos de este conjunto R haciendo referencia al valor que adoptan los tres atributos considerados (forma, color, tamaño). Así por ejemplo (t,n,g) representa el triángulo negro grande. Consideremos además, un tipo de diagramas de circulación que denominaremos red lógica. En las redes lógicas, es posible hacer circular todos los elementos de un conjunto referencial por sus calles, siguiendo las flechas. Hay flechas que se acompañan 2 Este conjunto de referencia y la noción de redes lógicas, tanto como su uso didáctico para el análisis de esta temática, fueron tomados de La lógica va a la escuela. Juegos con redes lógicas, de Palacios, Cerdeyra y Giordano (1985) [6] 24 por carteles indicadores, y otras que son direcciones obligatorias. Los carteles indicadores exigen o prohíben el paso de los elementos del conjunto según tengan o no la propiedad que el cartel indica. Las direcciones obligatorias (como en la circulación del tránsito en las calles) obligan a la circulación en el sentido que indica la flecha. En toda red lógica, los elementos del conjunto de referencia “circulan” respetando las indicaciones de las flechas y los carteles indicadores. Veamos un par de ejemplos: p En la figura a la derecha, el cartel p indica que todo elemento del conjunto del referencial que haga verdadera la proposición p deberá tomar obligatoriamente el sentido de circulación que indica la flecha hacia arriba en la bifurcación. Los elementos que no cumplan con la propiedad p deberán tomar obligatoriamente el sentido de circulación que indica la flecha hacia abajo en la bifurcación. En la figura de la derecha, hay un cruce de caminos y las flechas indican sólo sentidos de circulación obligatoria. Todos los elementos deberán obligatoriamente “cambiar de carril”. Los que circulen por el camino de arriba, deberán pasar al de abajo y análogamente, los que circulen por el de abajo deberán cambiar al de arriba. Las redes lógicas son un recurso que facilitará la comprensión de varias formas lógicas. Cualquier red lógica tiene dos regiones terminales: una donde queda formado un subconjunto S de piezas del referencial que llamamos región terminal, y la otra, donde queda formado otro subconjunto del referencial que llamamos S , que denominamos región terminal complementaria. Una vez que los elementos de un conjunto han 25 circulado por la red, deberán estar en la región terminal o en la terminal complementaria. 8) S y S ¿pueden tener elementos en común? Explicar por qué. 9) La reunión de los elementos de S y S forma el referencial. Explicar por qué. La negación Consideremos la siguiente red: a S S 10) ¿Qué elementos encontraremos en la región terminal S si hacemos circular por esta red los elementos del conjunto referencial R? Llamemos S1 al conjunto de los elementos que resultan en la terminal S de esta red. Podemos afirmar que: El conjunto S1 está formado por todos los elementos de R que no son ......................... El símbolo de la negación es “∼”. Dada una proposición p, su negación será ∼p Por ejemplo: si p es la proposición “la figura es un cuadrado”, ∼p es la proposición “la figura no es un cuadrado” Valor de verdad de la negación El valor de verdad de la negación de una proposición p será opuesto al valor de verdad de la misma. Es decir, si p es Verdadera, entonces ∼p será Falsa, y análogamente, si p es Falsa, entonces ∼p será Verdadera. 26 La negación como relación entre conjuntos: Supongamos que el conjunto A es el conjunto de todos los elementos del referencial que cumplen con la proposición p. Podemos representar esto utilizando diagramas de Venn. En el gráfico quedan fuera de A todos los elementos del conjunto referencial que no cumplen con esta propiedad, que se ubican en la zona sombreada. ∼p R A p Al conjunto de los elementos del referencial que no pertenecen a A, se lo denomina complemento de A, y se anota A . La negación en el lenguaje coloquial Hay que tener en cuenta que de acuerdo a las normas sintácticas propias del lenguaje ordinario, la negación se expresa de forma distinta a lo que acabamos de ver. Por ejemplo, no decimos “no a las focas les crece el pelo”, sino que decimos “a las focas no les crece el pelo”. Las proposiciones: El sol no es cuadrado La vaca no es un paquidermo No llueve No ocurre que hace frío No es cierto que la vaca es un paquidermo No hace frío 27 y todas aquellas donde una proposición p cualquiera está negada tienen la misma forma lógica ∼p. También ocurre, en el lenguaje coloquial, que la palabra “no” no necesariamente aparece explícita. Por ejemplo, en lugar de decir “este negocio no está abierto”, podemos decir “este negocio está cerrado”. En este mismo sentido, notemos que en el ejemplo anterior, para negar la proposición “es a rayas” podemos decir “no es a rayas” o “es blanco o negro”. 11) Discutir las siguientes expresiones del lenguaje usual: No pasa nada No tengo ninguno No hay nadie ¿Se está usando la negación en la forma lógica que vimos? 12) Una de las siguientes frases es un proverbio chino, la otra es un invento chino: Todo lo que brilla no es oro No todo lo que brilla es oro a) ¿Dicen lo mismo? ¿Qué significa cada una? b) ¿Alguna de ellas dice que el oro no brilla? 13) Considerar la expresión siguiente “De ninguna manera iré nunca jamás ni contigo ni con tu padre a Berlín” Construir otra equivalente con negaciones más simples eliminando el énfasis retórico. [8] 14) Considerar “En ninguna oficina de este maldito país, ni en Agosto, ni en ninguna otra época, nadie está nunca ni dos horas seguidas en su sitio” Quitar la exageración retórica construyendo una frase equivalente con el mínimo número de negaciones. [9] 28 15) Considerar las siguientes proposiciones y escribir su negación (independientemente de la verdad o falsedad de la afirmación) Negación: ∼p Proposición: p • Este triángulo es rojo ...................................................... • Hoy no es lunes ...................................................... • Tengo frío ...................................................... • La nafta súper vale 2$ ...................................................... La negación de proposiciones categóricas Un punto de particular importancia es la negación de proposiciones categóricas (las que incluyen cuantificadores). 16) Considerar las siguientes proposiciones y escribir su negación (independientemente de la verdad o falsedad de la afirmación) Negación: ∼p Proposición: p • Existen planetas con agua en el sistema solar • Ningún alumno ingresante a la universidad debe materias de la escuela secundaria. • Todos los egresados de escuelas secundarias del país hacen su viaje de estudios a Bariloche • Hay mamíferos acuáticos • Cualquier miembro de la Asociación Argentina de Ecología tiene descuentos en los congresos de la misma. 29 17) Dado que toda proposición que posea un cuantificador se puede escribir en la forma “Todo...” o “Existe...” , escribir las proposiciones del cuadro anterior en la forma “Todo...” o “Existe...” según corresponda. 18) Analizar si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones y justificar: • La negación de una proposición con el cuantificador “ todo” es una proposición con el cuantificador “existe” • La negación de una proposición con el cuantificador “existe” es una proposición con el cuantificador “todo” Las dos afirmaciones anteriores son verdaderas y ¡son muy importantes! Los conectivos Estudiaremos algunas formas lógicas de relacionar proposiciones, que se denominan conectivos lógicos. Los que estudiaremos en las siguientes secciones son la conjunción “y”, la disyunción “o” y la implicación, cuyos respectivos símbolos son “∧”, “∨” e “⇒”. El conectivo “∧” Consideremos ahora la siguiente red lógica y el conjunto referencial R antes definido. g n S S 30 Cada cartel representa una proposición simple (g: la figura es grande, n: la figura es negra). Si para un elemento del referencial la proposición es verdadera, la figura sigue el sentido de circulación propuesto, si es falsa, debe tomar el otro camino. En esta red, una figura negra debe tomar la bifurcación por la calle de arriba, mientras que si no lo es, está obligada a tomar la bifurcación por la calle de abajo. Frente a la segunda bifurcación, la figura podrá continuar su camino por arriba sólo si es grande, y de lo contrario, deberá tomar la bifurcación hacia abajo. 19) La figura (t,n,g) ¿va a S o a S ? ¿y la figura (t,n,p)? 20) ¿Cuántos caminos distintos conducen a la región terminal S? Proponer ejemplos. 21) Enunciar qué condiciones deben reunir los elementos de R para llegar a S. 22) ¿Cuántos caminos distintos conducen a la región terminal complementaria S ? Proponer ejemplos 23) ¿Por qué no van a la región terminal S todos los triángulos negros? 24) ¿Por qué van a la región terminal S todos los círculos grandes negros? 25) Enunciar qué condiciones deben reunir los elementos de R para llegar a la región terminal complementaria S . 26) ¿Cuáles de los cuadrados negros van a la región terminal complementaria? 27) ¿Hay piezas grandes en la región terminal complementaria? ¿cómo son? Consideremos el conjunto de los elementos que resultan en la terminal S de esta red (que llamaremos S2). Podemos afirmar que: El conjunto S2 está formado por todos los elementos de R que son a la vez ...................... y ......................... “y” es un conectivo lógico que se denomina conjunción y su símbolo es ” ∧ ” 31 Valor de verdad de una conjunción Una conjunción de dos proposiciones simples es una proposición compuesta y por lo tanto, es posible asignarle un valor de verdad (es decir, de esta proposición es posible decir si es verdadera o falsa). Para que una afirmación de la forma p ∧ q (donde p y q son dos proposiciones cualesquiera) sea verdadera, deberán cumplirse p y q simultáneamente, es decir deberán ser verdaderas tanto p como q. En todos los otros casos p ∧ q será falsa. La conjunción como una operación entre conjuntos Ahora llamemos: • A al conjunto de todas las figuras del referencial R que cumplan con la propiedad n: la figura es negra y • B al conjunto de todas las figuras del referencial que cumplan con la propiedad g: la figura es grande. Podemos representar gráficamente estos conjuntos mediante un diagrama de Venn: R A B II I III IV En esta representación R, el conjunto referencial o universo, abarca la totalidad de los elementos que se consideran (en este caso, las 18 figuras del conjunto original). Cada círculo en el gráfico engloba los elementos de los conjuntos A y B. De acuerdo a esta representación, en la región I (sombreada en el gráfico) se encuentran los elementos que pertenecen a A y también pertenecen a B, es decir aquellos elementos que son parte a la vez de ambos conjuntos y que cumplen simultáneamente las proposiciones n y g. Son los únicos elementos del referencial para los cuales la proposición compuesta n ∧ g es verdadera. Denominamos a esta región la intersección de A y B, y la notamos como A ∩ B. 32 La intersección de dos conjuntos es la reunión de los elementos comunes de ambos conjuntos. 28) Cuáles de las figuras de nuestro referencial R debemos ubicar en la intersección de A y B. 29) Enunciar la propiedad compuesta que cumplen los elementos de A ∩ B utilizando el conectivo lógico ∧. 30) ¿Qué elementos se encontrarán en la región II? 31) ¿Qué elementos se encontrarán en la región III? 32) ¿Qué elementos se encontrarán en la región IV? 33) Proponer otro par de conjuntos del referencial R y describir las características generales de los elementos que se ubican en cada una de las 4 regiones del diagrama de Venn. Otro ejemplo: si un conjunto reúne a las mujeres argentinas y otro conjunto reúne a los docentes argentinos, encontraremos en la intersección de estos dos conjuntos a las mujeres (esta propiedad se tiene por pertenecer al primer conjunto) docentes (esta propiedad se tiene por pertenecer al segundo conjunto) 34) Proponer un conjunto referencial para estos dos conjuntos 35) Enunciar las proposiciones simples p y q que los elementos de A y B verifican. 36) Hacer un diagrama de Venn para los conjuntos de este ejemplo. 37) Explicar qué elementos se encuentran en las regiones II, III y IV, suponiendo que el referencial sean las personas argentinas. 33 El conectivo “∨” A continuación proponemos otra red lógica: b S t S Hacer circular todas las piezas del referencial R por estas calles de esta red, siguiendo los nuevos carteles indicadores. 38) ¿Qué camino recorre la figura (t,b,g)?, ¿y (t,a,p)?, ¿y (c,n,g)? 39) ¿Hay piezas blancas en la región terminal?. ¿Cuáles son?. ¿Por qué? Llamemos S3 al conjunto de los elementos que resultan en la terminal S de esta red. Podemos afirmar que: El conjunto S3 está formado por todos los elementos de R que son .................... o ....................... “o” es un conectivo, su símbolo es “ ∨ ” Valor de verdad de una disyunción Una disyunción de dos proposiciones simples es una proposición compuesta y por lo tanto, es posible también asignarle un valor de verdad (es decir, de esta proposición es posible decir si es verdadera o falsa). Para que una afirmación de la forma p ∨ q (donde p y q son dos proposiciones cualesquiera) sea verdadera, deberán cumplirse p, q, o ambas, es decir deberán ser verdaderas al menos o p o q. Será falsa sólo si son falsas ambas proposiciones simultáneamente. 34 La disyunción como una operación entre conjuntos Supongamos ahora que: • A al conjunto de todas las figuras del referencial R que cumplan con la propiedad B: la figura es blanca y • B al conjunto de todas las figuras del referencial R que cumplan con la propiedad t: la figura es triángulo. 40) Si representamos gráficamente estos conjuntos mediante un diagrama de Venn (ver figura), ¿qué propiedades que reúnen las figuras que se ubican en las regiones I, II, III y IV? R A B II I III IV Si sombreamos en el diagrama las regiones donde se ubican las figuras que en la red aparecen en S3, veremos que están ubicadas en las regiones marcadas como I, II y III. A la zona sombreada la denominamos la unión de A y B, que se nota como A ∪ B. La unión de dos conjuntos es la reunión de los elementos comunes y los no comunes de ambos conjuntos. 41) Cuáles de las figuras de nuestro referencial R debemos ubicar en la unión de A y B. 42) Enunciar la propiedad compuesta que cumplen los elementos de A ∪ B utilizando el conectivo lógico ∨. 43) Si una figura no es triángulo pero está en A ∪ B, ¿ qué podemos afirmar de esa figura? 35 El “o” excluyente El caso que hemos analizado, es el que se denomina “o” (o también “o inclusivo”) donde, para que la disyunción sea verdadera, se admite que se cumpla una propiedad, la otra o ambas. Por ejemplo supongamos que decimos “para la fiesta la los invitados trajeron algo para tomar o para comer”. Pudo pasar que: José trajo algo para tomar, Pedro trajo algo para comer y Lucía trajo las dos cosas. En los tres casos la afirmación inicial es verdadera. Sólo harán falsa la afirmación (y excluidos de nuestras sonrisas) aquellos invitados que hayan que no hayan traído ni bebida ni comida. Hay otro conectivo, que es el “o excluyente”, en el cual, dadas dos condiciones puede darse una o la otra, pero no ambas para que la disyunción sea verdadera. Por ejemplo, la proposición compuesta “Carlos vino de Neuquén en auto o en avión” tiene un conectivo “o excluyente” entre las dos proposiciones simples. Si el viaje se concretó en avión estamos dentro de la verdad de la afirmación, si se concretó en auto también. Será falsa si no vino ni en auto ni en avión (si lo hizo en bici o a caballo o no vino) y no es posible la opción de que Carlos haya venido en las dos cosas a la vez. La notación simbólica para el “o excluyente” es p ∨ q 44) Escribir algunas afirmaciones unidas por el conectivo “o inclusivo” y por el “o excluyente” y analizar en qué casos serán verdaderas. 45) Para el referencial R, considerar las proposiciones: “es triángulo” y “ es pequeño”. Idear una red lógica que lleve a la proposición compuesta “es triángulo ∨ es pequeño”. 46) Analizar en la representación gráfica de conjuntos de Venn, qué región quedará sombreada para este caso. 47) ¿Cómo podría expresarse esto utilizando notación conjuntista? En general, y salvo aclaración usaremos el “o inclusivo”. 36 La conjunción y la disyunción en el lenguaje coloquial Vamos a señalar algunos aspectos relativos al uso de la conjunción y la disyunción en el lenguaje coloquial. Como vimos, la conjunción de proposiciones está relacionada con la intersección de conjuntos. Sabemos que los elementos de A ∩ B son los mismos elementos que los de B ∩ A, es decir, la intersección de conjuntos posee la propiedad conmutativa. Por lo tanto, la conjunción p ∧ q y la conjunción q ∧ p son equivalentes. Por ejemplo, en el lenguaje matemático, decir que un número es par y múltiplo de cinco es lo mismo que decir que un número es múltiplo de cinco y par. Ambas conjunciones llevan al subconjunto de números enteros terminados en cero. Sin embargo, en el lenguaje coloquial, el orden en que se expresan las proposiciones muchas veces nos lleva a distintos significados. Por ejemplo, si digo “yo llevo agua caliente y yerba” o si digo “yo llevo yerba y agua caliente”, el significado es el mismo, pero si digo “Iré y lo haré” o “Lo haré e iré”, hay un significado diferente debido a que en estas dos últimas expresiones, aunque tengan la forma p ∧ q se encuentra implícito un orden. 48) Pensar ejemplos del lenguaje común donde la conjunción no cambie de significado con el cambio de orden y ejemplos en los que sí. En cuanto a la disyunción en el lenguaje coloquial, es interesante ver que en la mayoría de los casos su uso se restringe casi exclusivamente al “o excluyente”. Vimos que una afirmación de la forma p ∨ q es verdadera siempre que sea verdadera al menos una de las dos proposiciones, pero en el lenguaje coloquial esto puede sonar hasta ridículo. Por ejemplo, supongamos que te llamás Gabriel. ¿Qué te parecería presentarte del siguiente modo? “me llamo Pedro o Gabriel”. Desde el punto de vista de la estructura lógica de la afirmación, la proposición es verdadera, pero en el lenguaje cotidiano es no querer decir cómo te llamás. 49) ¿ En el lenguaje matemático, es correcto decir “3 es menor o igual que 5”? y ¿es correcto decir “5 es menor o igual que 5”? 37 50) Si a mi pregunta sobre cuándo se marcha, mi amigo me responde “el sábado o el domingo” y después me entero de que ese mismo día tenía en su bolsillo su billete para el sábado, ¿qué tengo que pensar de mi amigo? 51) ¿Cómo te suena en el lenguaje ordinario la expresión “5 es mayor que 7 o Bariloche tiene más de 5000 habitantes”? ¿Si se trata de lenguaje matemático te parece que es verdadera o falsa? 52) En una librería aparece escrito “Nuestros clientes en posesión de constancia de estudiante regular o empleado de la universidad tendrán derecho al 15% de descuento”. ¿Quiénes obtienen el descuento?. 53) Una nena le pide a su papá que la lleve el domingo a la mañana al parque de diversiones y a la tarde al cine. El padre le dice “No. Saldremos por la tarde e iremos al cine o al parque de diversiones”. ¿Qué pudo hacer la nena el domingo? ¿Tiene este “o” el mismo significado que en el ejercicio anterior? Llamaremos forma proposicional a la expresión simbólica de las proposiciones, simples o compuestas. Las formas proposicionales que resultan de conectar dos proposiciones por los conectivos lógicos “y” y “o” son, respectivamente p ∧ q y p ∨ q. Por ejemplo, la expresión: Malena canta el tango y en cada verso pone su corazón, está compuesta de dos proposiciones: p: “Malena canta el tango” y q: “Malena pone en cada verso su corazón”. Su forma proposicional es: p∧ q 38 Resumen de las relaciones entre operadores lógicos y conjuntos Llamemos U a un conjunto referencial, A al conjunto de los elementos de U que hacen verdadera la proposición p y B al conjunto de los elementos de U que hacen verdadera la proposición q. p es Verdadera A x∈A U B A p es Falsa (∼p es Verdadera) x ∉ A (x ∈ A ) U B A q es Verdadera x∈B U B A q es Falsa (∼q es Verdadera) p ∧ q es Verdadera x ∉ B (x ∈ B ) U B A x∈A∩B U B A p ∧ q es Falsa x ∉ A ∩ B (x ∈ A ∩ B ) U B A p ∨ q es Verdadera x∈A∪B U B A p ∨ q es Falsa x ∉ A ∪ B (x ∈ A ∪ B ) 39 U B 54) Completar las dos primeras columnas de la tabla siguiente como en el cuadro resumen A U B A U B 55) a) Escribir como una disyunción la negación de p ∧ q b) Escribir como una conjunción la negación de p ∨ q c) Cómo pueden escribirse los incisos anteriores en términos de unión e intersección de conjuntos Algunos ejercicios relativos A los conectivos “∧” y “∨” y la negación. 56) Considerar M el conjunto formado por los meses del año. • Cuál sería la red lógica que agrupa en S a los elementos: {enero, abril, agosto, octubre}? • Cuál sería la red lógica que agrupa en S a los elementos: {enero, agosto, octubre}? 57) Considerar el conjunto T = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16} y las siguientes proposiciones: p es la propiedad “es un número par” q es la propiedad “es un número de una cifra” r es la propiedad “es un número divisible por 3” • Escribir el enunciado y los conjuntos resultantes para las siguientes situaciones: p ∧q p∨ q p∧ q ∧ r 40 q ∧ ∼r 58) Para cada una de las siguientes expresiones, 1) reconocer las proposiciones que la componen y 2) reconocer los conectivos involucrados escribiéndolas en forma proposicional (teniendo en cuenta que ciertos términos del lenguaje cotidiano, pueden traducirse como conectivos). Platón y Aristóteles eran filósofos griegos Yo hablo castellano e inglés Hace mucho calor pero igual vengo a Matemática 1 2< 3<4 El electrón está cargado positivamente y nieva en Pekín Me pongo zapatillas o sandalias El tiempo atmosférico es la situación de la atmósfera en un momento particular; el clima es la variación de la situación del tiempo en un período largo de tiempo. José escucha la música suave o tiene la puerta cerrada Juan se asoma por la ventanilla pero no asoma los brazos. 59) ¿Necesitan ser verdaderas las proposiciones para estar escritas en forma proposicional? La implicación En los razonamientos intervienen frecuentemente proposiciones condicionales. Una proposición condicional enuncia una condición. Dice que si se cumple cierta condición, entonces ocurre alguna otra cosa. 41 Por ejemplo: Si un alumno realiza correctamente el 70% del examen, está aprobado Si un alumno realiza correctamente el 70% del examen entonces está aprobado La proposición condicional, se trata de una estructura de la forma Si (ocurre) p entonces (ocurre) q En una forma condicional hay pues, una proposición (simple o compuesta) que denominaremos “antecedente” que es aquella que prosigue a la palabra “Si” (antecede a la palabra entonces) y una proposición (simple o compuesta) que denominaremos “consecuente” que es la que prosigue a la palabra “entonces”. Si Si p q entonces (proposición) entonces (proposición) implica el antecedente el consecuente se deduce del antecedente el consecuente En símbolos, se escribe p ⇒ q (y se lee p implica q) Si el número x es divisible por 6, entonces es divisible por 2 El antecedente es p: “el número x es divisible por 6” El consecuente es q: “el número x es divisible por 2” Si el número x es divisible por 6, implica que el número x es divisible por 2 Si p entonces 42 q Ejemplo: • La implicación: “Si llueve, entonces las calles están mojadas” La implicación tiene la forma p ⇒ q donde p : “llueve” y q : “las calles están mojadas” El valor de verdad de la implicación El valor de verdad de una implicación es una función de los valores de verdad del antecedente y del consecuente. Hay cuatro posibles implicaciones (en relación a los valores de verdad de p y q): • una proposición verdadera implica una proposición verdadera V⇒V • una proposición verdadera implica una proposición falsa V⇒F • una proposición falsa implica una proposición verdadera F⇒V • una proposición falsa implica una proposición falsa F⇒F Veamos un ejemplo: Consideremos la siguiente implicación Si apruebo el examen entonces te presto el apunte La implicación está compuesta de las proposiciones p y q, de modo que tenemos la forma lógica: p (apruebo el examen) ⇒ q (te presto el apunte) Nos interesa conocer la verdad o falsedad de la implicación, en relación a la verdad o falsedad de las proposiciones p y q. 43 El enunciado puede pensarse como un compromiso condicionado por p (aprobar el examen), y podemos asociar la verdad de la implicación al cumplimiento del compromiso. Si p es V (apruebo) y q es V (presto el apunte) el compromiso se cumple, la implicación es verdadera. Es evidente que si p es F (es decir si no apruebo el examen), quedo liberado del compromiso y, preste o no el apunte, la implicación es verdadera, es decir son verdaderas F ⇒ V (no apruebo y aún así presto el apunte) y F ⇒ F (no apruebo y no presto el apunte). Si p es verdadera y q es falsa, es decir si apruebo el examen y no presto el apunte, el compromiso no se cumple y es falsa la implicación (V ⇒ F) Una implicación es falsa únicamente cuando el antecedente es verdadero y el consecuente falso (V ⇒ F). En los demás casos (V ⇒ V, F ⇒ V y F ⇒ F) es verdadera. Con respecto a la última afirmación del recuadro anterior, esto es así porque en una implicación la relación que se establece entre antecedente y consecuente es suficiente pero puede no ser necesaria. Analicemos el ejemplo “Si llueve, entonces las calles están mojadas” Es evidente que la lluvia es condición suficiente para que una calle esté mojada. Si es verdad que la lluvia es condición suficiente para que una calle se moje, sería falso que lloviera y las calles no estuvieran mojadas (V ⇒ F) Ello no quiere decir, que la lluvia sea la única causa (condición necesaria) para que una calle se moje. (V ⇒ V llueve entonces las calles están mojadas, F ⇒ V no llueve y las calles están mojadas). Volveremos sobre esta cuestión un poco más adelante. 44 Es interesante mencionar que existen, desde el punto de vista formal, implicaciones verdaderas V ⇒ V, carentes de sentido desde el punto de vista de su sentido, tanto en el lenguaje coloquial como en el lenguaje matemático. Por ejemplo la implicación “ si 2+2 = 4 entonces el 9 de julio es el día de la independencia argentina” es, en rigor, verdadera, aunque a nadie le interesa. Como forma, la implicación V ⇒ V es válida, y tiene sentido sólo en la lógica formal. El valor de verdad de la implicación tiene un sentido más amplio en la lógica que en la matemática, ya que a la matemática le interesa no sólo la forma del razonamiento sino también su contenido. Estas afirmaciones matemática, que interesan a la son las que construyen el “edificio matemático”, y se denominan Teoremas. Volveremos sobre esto más adelante. La implicación en el lenguaje coloquial Una implicación establece una relación condicional entre dos proposiciones. Hay varios aspectos interesantes para señalar en relación a las implicaciones en el lenguaje coloquial. Por una parte, no siempre en el lenguaje coloquial las expresiones condicionales se escriben en la forma lógica p ⇒ q. Por otra, en ocasiones, se usan implicaciones falsas desde el punto de vista matemático, como verdaderas. Por ejemplo, la expresión popular “donde hay humo hay asado” (se trataría de la implicación “si hay humo entonces hay asado”) se considera como una implicación verdadera, es decir, que la existencia un asado “está condicionada” la existencia de humo, lo cual es falso (falsedad registrada en el acervo popular con la continuación del dicho, “dijo un loco e iba corriendo un tren”) Otra particularidad del uso de la implicación en el lenguaje coloquial proviene del uso de la palabra “implicación” en su uso como “repercusión”, es decir, describiendo una relación de causa-efecto entre dos afirmaciones. En este sentido, la “implicación” en su uso cotidiano no se refiere a la relación condicional entre dos afirmaciones sino al valor de verdad necesario de la segunda afirmación como consecuencia de la validez de la primera, que puede no ser verdadero en rigor desde el punto de vista del razonamiento lógico o matemático. 45 Concentremos la atención en aquellas implicaciones que aparecen “ocultas” en el lenguaje coloquial. Consideremos el siguiente ejemplo publicado en un diario. “Para cargo gerencial se busca Licenciado en Ciencias Económicas, con referencias comprobables de al menos dos empresas en el ramo, menor de 40 años, con posibilidades de radicarse en la ciudad de Neuquén”. 60) Reconocer la proposición (simple o compuesta) que forman el antecedente y el consecuente. y escribí el aviso en un enunciado de la forma “si... entonces...” utilizando los conectivos que necesites. 61) Escribir en la forma Si ... entonces, el siguiente aviso publicado en el diario (es un diario de mentira en el país del Nunca Jamás): “Becas de ayuda económica para estudiantes del interior. La Provincia de Río Negro beneficiará con becas de ayuda económica a estudiantes egresados de colegios secundarios de la provincia que se inscriban en carreras de más de dos años de duración en Universidades Nacionales, cuyos padres no superen en conjunto un ingreso de 1500 $ en concepto de salarios y constituyan un grupo familiar de más de 5 personas” 62) Cuestiones para pensar en relación a estos dos avisos, para el caso en que las implicaciones sean verdaderas. a) Para el primer aviso, entre otras, estas dos personas pretenden el trabajo: Juan Gómez, Licenciado en Ciencias Económicas, casado, de 43 años de edad con amplia experiencia en empresas del ramo, podría radicarse en Neuquen. 46 Pablo Ramos, Licenciado en Ciencias Económicas y Analista de Sistemas, de 33 años de edad, presenta seis cartas de recomendación de empresas en el ramo, residente en Neuquen. Juan Gómez ¿puede aspirar al cargo? ¿por qué? Pablo Ramos ¿puede aspirar al cargo? ¿por qué? ¿Pablo Ramos obtendrá el cargo? Si le dieron a José Ulloa el cargo, ¿qué sabemos de él?. (Supongamos que no hay acomodo) b) Para el segundo aviso: Proponer ejemplos hipotéticos de estudiantes que pueden obtener la beca y de estudiantes que no podrían. Explicar. Si a Marcela García le dieron la beca, qué sabemos de ella? Si a Rosa González no le dieron la beca, qué sabemos de ella? 63) Escribir en la forma Si ... entonces ... Para obtener el permiso de conducir, debés cumplimentar los siguientes requisitos: a) tener 18 años cumplidos b) presentar certificados de salud psicofísica c) saber manejar d) pagar una prima de 35$ e) aprobar un examen de manejo en la municipalidad local No obtuviste tu permiso ¿qué pudo pasar? Lo obtuviste ¿qué pasó necesariamente? 47 La implicación como una relación entre conjuntos Consideremos ahora la siguiente red: ∼g S a S Hacer circular por esta red todas las piezas de R. 64) ¿Qué figuras hay en S? 65) Tanto en S como en S hay triángulos. ¿Qué características particulares tienen los triángulos que están en S y los que están en S ? Llamemos S4 al conjunto de los elementos que resultan el la terminal S de esta red. Podemos afirmar que: “Si un elemento de S4 es grande ..........................................................................” 66) Con el mismo referencial armar una red lógica donde los elementos de la región terminal S hagan verdadera la implicación siguiente: “si es cuadrado, entonces es a rayas”. A este conjunto lo llamaremos S5. Reflexionemos un poco sobre este ejemplo: Sabemos que una pieza de la terminal S es a rayas, sabemos algo sobre su forma?. Sabemos que una pieza de la terminal S es cuadrada , sabemos algo sobre su color? En la terminal complementaria ¿puede haber cuadrados?, ¿cuáles? 48 Llamemos: A al conjunto de todas las figuras del referencial que sean cuadradas y negras B a todas las figuras del referencial que sean negras. 67) Idear un diagrama de conjuntos para los elementos de S5 que permita ver la relación entre el conjunto A y el conjunto B recién definidos. Cuando todos los elementos de un conjunto A pertenecen a su vez a un conjunto B decimos que A está incluido en B o que B incluye a A. Simbólicamente escribimos: A ⊂ B. En este ejemplo, claro está que puede haber en el conjunto B figuras que no sean cuadradas. En este sentido decimos que la inclusión de A en B es estricta, porque todo elemento de A está en B pero existen elementos de B que no están en A. Un caso particular de la inclusión es cuando todo elemento de A está en B (A ⊂ B) pero no existen en B elementos que no estén en A. Es decir que también se cumple que B está incluido en A (B ⊂ A). En este caso se tiene la igualdad entre los conjuntos A y B (A = B). 68) Considerar el conjunto H = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16} y la siguiente red S S Colocar carteles de modo en S resulte S6 = {0, 2, 4, 6, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16} 49 69) Escribir una implicación verdadera para los elementos del conjunto S6 en relación a los atributos referidos en los carteles. 70) Para las siguientes expresiones, identificar las proposiciones que la componen y escribir la forma proposicional correspondiente (Si las expresiones son enunciados condicionales, identificar antecedente y consecuente, y expresarlas en la forma “si... entonces...”¨) El cóndor o la nieve parecían inmóviles (Pablo Neruda) Para poder morir basta con haber nacido Como sigas con esa actitud vas a terminar rompiendo algo Estudió pero no aprobó Cuando se tiene imaginación, la muerte es demasiado (Sonja Kowalewski) Los animales, como las plantas, son seres vivos Iremos al cine si dan “Los increíbles”. Si estas dos estudiantes tienen la misma dirección deben vivir juntas. Quien a hierro mata, a hierro muere. Si hoy es lunes, mañana es martes. Cuando Randolph Carter cumplió los treinta años perdió la llave de la puerta de los sueños (Lovecraft) De haber tomado medidas en su momento no se hubieran propagado los incendios forestales Bajo condiciones de sequía, viento y temperaturas extremas se esperan grandes fuegos en los pastizales de estepa Si lo sabe, cante (Roberto Galán) 50 Condiciones necesarias y suficientes En primer lugar analizaremos separadamente qué significa que una condición sea necesaria para la validez de otra o que sea suficiente. Consideremos los siguientes ejemplos: Es suficiente que un número sea múltiplo de 8 para que sea divisible por 2. Es suficiente nacer en Argentina para ser sudamericano. Es suficiente cargar 70 litros de nafta para llegar desde Bariloche hasta El Bolsón (aprox. 120 km). Es suficiente fotosintetizar para ser vegetal. 71) ¿Qué significado tiene que una condición sea suficiente para que se cumpla otra? 72) Reconocer el antecedente y el consecuente y escribirlos como una implicación. 73) Enunciar algunos condicionales donde el antecedente sea una condición suficiente para que ocurra el consecuente. Escribirlos en lenguaje coloquial y como una implicación. Consideremos ahora los siguientes ejemplos: Para ser investigador de Conicet es necesario haber alcanzado el grado de doctor. Es necesario ser mayor de edad para emitir un voto electoral. Es necesario ser mamífero para ser ballena. Es necesario estar inscripto en la carrera de Biología (Licenciatura o Profesorado) para cursar Biología General como alumno regular. 74) ¿Qué significado tiene que una condición sea necesaria para que se cumpla otra? 75) Reconocer el antecedente y el consecuente y escribirlos como una implicación. 51 76) Enunciar algunos condicionales donde esté involucrada una condición necesaria entre el antecedente y el consecuente. Escribirlos en lenguaje coloquial y como una implicación. 77) ¿Siempre una condición suficiente es necesaria?. Mostrar ejemplos 78) ¿Siempre una condición necesaria es suficiente? . Mostrar ejemplos 79) Analicemos el siguiente ejemplo: “Para ser socio de este club es necesario y suficiente ser suizo” El club, ¿es Suiza?. ¿Por qué? 80) Considera la afirmación “Para ser un triángulo es necesario y suficiente tener tres lados” ¿Qué significado tiene que una condición sea necesaria y suficiente para que se cumpla otra? 81) Enunciar algunos condicionales donde estén involucradas condiciones necesarias y suficientes. 82) Veamos ahora un ejemplo dentro la geometría. Consideremos el conjunto de todos los cuadriláteros y las siguientes definiciones Definición: Un paralelogramo es un cuadrilátero que tiene sus lados opuestos paralelos. Definición: Un rectángulo es un paralelogramo que tiene sus ángulos rectos. Definición: Un cuadrado es un rectángulo que tiene sus lados congruentes ¿un rectángulo es un paralelogramo? ¿un paralelogramo es un rectángulo? ¿un cuadrado es un paralelogramo? ¿un rectángulo es un cuadrado? Enumerar el conjunto de condiciones necesarias para ser cuadrado. Si para representar un paralelogramo hubiéramos dibujado un rectángulo, ¿hubiera estado bien? 52 Si para representar un rectángulo hubiéramos dibujado un cuadrado, ¿hubiera estado bien? Y si para representar un cuadrado dibujáramos un rectángulo, ¿estaría bien? ¿por qué? Podemos decir que para que una figura sea un cuadrado son necesarias las condiciones que se requieren para ser paralelogramo, pero no suficientes, porque además, la figura debe tener, sus ángulos rectos y deben ser sus lados congruentes. Entonces sí tenemos un cuadrado. Estas condiciones ahora son necesarias y suficientes. 83) Si definimos el rectángulo de la siguiente manera: “Un rectángulo es un paralelogramo que tiene un ángulo recto”. ¿Es correcto? ¿Por qué? (responder en términos de condiciones necesarias y suficientes) 84) Si definimos el cuadrado de la siguiente manera: “Un cuadrado es un rectángulo que tiene un par de lados consecutivos congruentes”. ¿Es correcto? ¿Por qué? (responder en términos de condiciones necesarias y suficientes) 85) Representar usando diagramas de Venn los conjuntos de cuadrados, rectángulos y paralelogramos. Analizando estas estructuras de condiciones necesarias y suficientes podemos afirmar que dada una implicación p ⇒ q, nos dice que es suficiente que p sea verdadero para que lo sea q, o en otras palabras, p es condición suficiente para q. Si siempre que ocurre p ocurre q, es necesario que ocurra q para que ocurra p. Las expresiones Si p entonces q Todo p es q p⇒q p es condición suficiente para q q es condición necesaria para p son equivalentes 53 Por ejemplo: Si un animal es una ballena, entonces es un mamífero Toda ballena es mamífero Ser ballena implica ser mamífero Ser ballena es suficiente para ser mamífero Ser mamífero es necesario para ser ballena 86) Enunciar una proposición condicional verdadera y escribirla de las cinco formas propuestas en el recuadro. 87) Enunciar una proposición condicional verdadera en la que se utilice el cuantificador todo y escribirla de las cinco formas propuestas en el recuadro. Dada una afirmación p ⇒ q, se denomina recíproca a la afirmación q ⇒ p Algo más sobre el valor de verdad de las implicaciones. Prestemos atención a un aspecto importante de la implicación. Si bien la única implicación falsa es V ⇒ F, ciertamente representa real interés sólo el razonamiento válido V ⇒ V. Consideremos entonces una implicación V ⇒ V. Como dijimos, p ⇒ q nos dice que es suficiente que p sea verdadero para que lo sea q y lo que es lo mismo, que es necesario que q sea verdadero para que lo sea p. Es decir, que la verdad de p “garantiza” la verdad de q. Sin embargo, no es cierto en general, que en este caso, la verdad de q ”garantice” la verdad de p. Volviendo al ejemplo del permiso de conducir, tenemos que, si la conjunción de las condiciones enunciadas es verdadera (“tener 18 años cumplidos” ∧ “presentar certificados de salud psicofísica” ∧ “saber manejar” ∧ “pagar una prima de 35$” ∧ “aprobar un examen de manejo en la municipalidad local” ) esto garantiza la obtención del permiso de conducir. Pensemos en algunos ejemplos de lo que puede ocurrir. Dado 54 que la ley no se cumple “a rajatabla” el hecho de que alguien haya obtenido el permiso de conducir, ¿garantiza que haya cumplido con todos estos requisitos?. Es decir, si tenemos una implicación verdadera p ⇒ q, no necesariamente es verdadera la afirmación recíproca q ⇒ p. 88) Pensar otros ejemplo de implicaciones p ⇒ q cuyas afirmaciones recíprocas q ⇒ p sean falsas Desde el punto de vista conjuntista, vimos que la implicación p ⇒ q se corresponde con la inclusión de conjuntos A ⊂ B, donde A y B son los conjuntos inducidos en el referencial por las proposiciones p y q respectivamente. También vimos que esta inclusión no garantiza que todos los elementos de B estén en A. Estos son los elementos que hacen que q sea verdadera y p falsa, es decir, hacen falsa la afirmación q ⇒ p. La doble implicación Recordemos la afirmación “para poder morir basta con haber nacido” 89) Pensemos de nuevo el ejemplo del permiso de conducir, pero ahora suponiendo que se cumpla la ley a rajatabla, ¿sería verdadero el recíproco de la implicación?¿ Por qué? Cuando una condición es necesaria y suficiente para que se cumpla otra, se dice que son equivalentes. La notación es p ⇔ q, que se lee p si y solo si q p sí y sólo sí q es equivalente a decir que p implica q y que a la vez q implica p, a lo cual se denomina doble implicación. En símbolos: p⇔q equivale a 55 p⇒q ∧ q⇒p El valor de verdad de la doble implicación 90) Estudiar el valor de vedad de la doble implicación p ⇔ q en relación a los valores de verdad de las proposiciones p y q. En un sentido general e intuitivo y sin pretender dar una definición, diremos que entre dos proposiciones p y q hay equivalencia si cada una “se deduce” de la otra, o sea, si ambas “significan lo mismo”. Sin embargo, hay una equivalencia “formal” (de forma) entre las proposiciones p: “1+1 = 0” y q: “todos los perros son azules” ya que como son ambas falsas, la doble implicación es verdadera. Pero, desde el punto de vista de su contenido, es imposible deducir una de la otra, y en este sentido no son equivalentes. Interesan a la matemática aquellas dobles implicaciones donde sean posibles estas deducciones, y por lo tanto el sentido de la doble implicación es precisamente la equivalencia entre conceptos. La doble implicación como una relación entre conjuntos La doble implicación se corresponde con una “doble inclusión” conjuntos: A ⊂ B y B ⊂ A. Es decir, entre todo elemento de A pertenece a B y todo elemento de B pertenece a A, por lo tanto A y B tienen los mismos elementos, A = B. Algo más sobre cuantificadores Sean p y q dos proposiciones. La afirmación “Todo p es q” significa que todo elemento que posee la propiedad p, posee, consecuentemente la propiedad q. Por ejemplo: • Todo cuadrado es un paralelogramo • Todo número divisible por 6 es par En términos de conjuntos, significa que el conjunto de elementos que cumplen la propiedad p, está incluido (es un subconjunto) del conjunto de elementos que cumplen la propiedad q. 56 En el segundo ejemplo, si U es el conjunto referencial de los números naturales, A es el conjunto de los múltiplos de 6 y B es el conjunto de los números pares, tendremos gráficamente: U B A elementos que verifican q elementos que verifican p 91) En cada una de las siguientes expresiones proponer ejemplos que hagan verdadera la afirmación. Luego, interpretarlos en términos de conjuntos • algún p es q Ejemplo: algún número par es número primo. Existe un número par que es primo (el 2) El conjunto de los números pares y el de los números primos tiene una intersección no vacía. • ningún p es q • todo p no es q • algún p no es q 92) Analizar el significado de las siguientes afirmaciones. Proponer ejemplos e interpretar la afirmación en términos de conjuntos. ( ⇒ significa “no implica”) • Si todo p es q ⇒ algún p es q. • Si algún p es q ⇒ todo p es q • Algún p no es q ⇒ ningún p es q • ningún p es q ⇒ todo p no es q 57 Algunos ejemplos de aplicación A modo de resumen de todo lo visto, daremos a continuación dos secuencias de actividades donde interviene el razonamiento lógico en el sentido en que lo hemos analizado en las páginas precedentes, cuyos campo de aplicación están fuera de la matemática. La lógica y las reglas ortográficas de acentuación Consideremos las siguientes definiciones y reglas ortográficas del lenguaje castellano, donde no tendremos en consideración las excepciones (que siempre existen) a las mismas: Definiciones: Acento: es la mayor intensidad con que se pronuncia una sílaba en la pronunciación de una palabra. Acento prosódico: Es el acento que se pronuncia pero no se escribe. Por ejemplo la palabra “tuberculosis” tiene acento prosódico en la cuarta sílaba Acento gráfico o tilde: Es el acento que se pronuncia y se escribe. Por ejemplo la palabra “espíritu” tiene tilde en la segunda sílaba Palabras agudas: Son las palabras acentuadas en la última sílaba (camión, carril) Palabras graves: Son las palabras acentuadas en la penúltima sílaba (cabeza, revólver) Palabras esdrújulas: Son las palabras acentuadas en la antepenúltima sílaba o anteriores (matemática, últimamente) Reglas : Palabras que llevan acento gráfico o tilde Regla 1: Las palabras agudas terminadas en n, s o vocal llevan tilde Regla 2: Las palabras graves no terminadas en n, s, o vocal llevan tilde Regla 3: Las palabras esdrújulas siempre llevan tilde sea cual fuera su terminación Consideremos ahora los siguientes conjuntos: A el conjunto formado por las palabras con tilde B el conjunto formado por las palabras sin tilde 58 C el conjunto formado por las palabras agudas D el conjunto formado por las palabras graves E el conjunto formado por las palabras esdrújulas F el conjunto formado por las palabras terminadas en n, s o vocal 1) a) Diseñar un diagrama que muestre la relación entre los conjuntos A, B, C, D y E b) Ubicar en ese gráfico las palabras maní y dosel c) ¿Qué reglas cumplen los elementos de B ∩ C? Escribirlo haciendo uso de un conectivo lógico y dar un ejemplo. 2) ¿Qué reglas cumplen los elementos de D ∩ F? Escribirlo haciendo uso de un conectivo lógico y dar un ejemplo. 3) Consideremos las proposiciones A, B, C, D, E, y F que son verdaderas para los elementos de A, B, C, D, E, y F respectivamente. Por ejemplo, la proposición A: “x es una palabra con tilde” es verdadera si x ∈ A. Escribir con palabras las proposiciones a) D∨F b) E∧F c) ∼E∧F 4) a)Escribir una nueva proposición en este contexto tal que ningún elemento la haga verdadera. b) Mencionar dentro de este contexto todos los casos posibles (a partir de las proposiciones A hasta F) donde tiene sentido conectar las proposiciones con el “o excluyente”. 5) a) Construir una red lógica donde en la terminal S haya palabras con tilde y sin tilde, y se verifique la implicación: “Si la palabra tiene tilde entonces es aguda” b) ¿Qué palabras están en la terminal complementaria S según la red propuesta? c) ¿Qué relación entre conjuntos induce esta implicación? 5) Escribir ejemplos de proposiciones (simples o compuestas) dentro de este contexto que satisfagan las afirmaciones siguientes: a) ............................ es condición necesaria (no suficiente) para ............................ b) ............................ es condición suficiente (no necesaria) para ............................ c) ............................ es condición suficiente y necesaria para ................................. 59 6)Responder si estas afirmaciones son verdaderas o falsas y justificar adecuadamente a) Existen palabras graves sin tilde b) Ninguna palabra esdrújula tiene tilde c) Existen palabras con tilde que no terminan en n, s o vocal d) Toda palabra aguda tiene tilde 7) Escribir con uso de cuantificadores las negaciones de las afirmaciones del inciso 6) 8) Completar a) A∧C⇒ ..... b) ∼C∧∼D∧A⇒ ..... La lógica y las plantas Consideremos sólo los siguientes argumentos, sin tener en cuenta las excepciones: • Angiospermas: plantas con flores y semillas. Pueden ser leñosas (arbustos o árboles) o herbáceas. • Monocotiledóneas: Plantas angiospermas que se caracterizan por tener un solo cotiledón. • Toda angiosperma que no es monocotiledónea, es dicotiledónea. • En general podemos considerar sin tener en cuenta las excepciones, que toda planta monocotiledóneas corresponde a especies herbáceas, con tallos huecos, hojas alargadas, flores dispuestas en espigas y frutos en cápsula. • Muchas especies herbáceas no son monocotiledóneas, por ejemplo, crucíferas. • También en general, las especies leñosas son dicotiledóneas, aunque muchas dicotiledóneas no son leñosas, por ejemplo algunas hierbas. • Gramíneas: Plantas monocotiledóneas que tienen tallos cilíndricos, flores dispuestas en espigas y frutos secos cubiertos por las escamas de la flor. • Heliothis zea: (Isoca del maíz ) es una plaga propia del maíz, muy difundida que, en su estado de larva, se alimenta de los estigmas o barbas y granos del choclo. • Phylophylla heraclei L. (mosca del apio) es una plaga propia del apio • Brachycerus algirus (gorgojo del ajo) es una plaga propia del ajo • El apio es una hierba dicotiledónea • Rhopalosiphum padi es una plaga propia de la avena • La avena, la alfalfa, el trigo y el maíz son gramíneas • El ajo es una herbácea monocotiledónea (no gramínea) • Sirex noctilio es una avispa que parasita la madera de los pinos 60 las Consideremos ahora los siguientes conjuntos, teniendo en cuenta todas las especies de plantas angiospermas como conjunto referencial: A el conjunto de las plantas herbáceas D el conjunto de todas las especies que B el conjunto de las plantas leñosas padecen el ataque de parásitos propios C el conjunto de las gramíneas E el conjunto de las monocotiledóneas 1) a) Diseñar un diagrama que muestre la relación entre los conjuntos A, B, C, D y E b) Ubicar en ese gráfico las especies que padecen el ataque de Heliothis zea, Phylophylla heraclei, Brachycerus algirus , Rhopalosiphum padi y Sirex noctilio c) Sombrear en el gráfico, dónde están ubicadas las plantas dicotiledóneas c) ¿Qué reglas características tienen los elementos de C ∩ D? Escribirlo haciendo uso de un conectivo lógico y dar un ejemplo. 2) Analizar si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justificar: a) El maíz es una planta monocotiledónea b) Las plantas herbáceas son gramíneas c) Las plantas monocotiledóneas poseen flores en espiga d) Todas las plantas gramíneas poseen hojas alargadas e) Existen gramíneas no herbáceas f) Toda gramínea atacada por Heliothis zea es monocotiledónea g) Toda planta angiosperma es gramínea h) Las plantas leñosas son dicotiledónea i) Toda planta dicotiledónea es leñosa j) Existen gramíneas dicotiledóneas k) Ninguna planta herbácea es dicotiledónea 3) Consideremos las proposiciones A, B, C, D, E, y F que son verdaderas para los elementos de A, B, C, D, E, y F respectivamente. Por ejemplo, la proposición A: “x es una planta herbácea” es verdadera si x ∈ A. a) A partir de estas proposiciones simples, escribir proposiciones compuestas con los conectivos “ ∧ ” , “ ∨ ” y “ ∨ ” que sean verdaderas en este contexto. 61 b) Escribir algunas implicaciones posibles (de la forma: “Si...entonces...”) que pueden efectuarse en relación a las proposiciones A, B, C, D, E y F. c) ¿En todos los casos esa implicación representa una inclusión?. Mostrar ejemplos d) Completar ............................ es condición necesaria (no suficiente) para ............................ ............................ es condición suficiente (no necesaria) para ............................ ............................ es condición suficiente y necesaria para ................................. 4) Considerar las afirmaciones de la primera columna de la tabla siguiente. Sin tener en cuenta el valor de verdad de las mismas, determinar si la afirmación de la segunda columna es al la negación la proposición de la primera. p ∼p a) Ninguna gramínea es leñosa Toda gramínea es leñosa b) Algunas plantas leñosas no son Toda planta leñosa es atacada por una atacadas por plagas propias plaga propia. c) Existen monocotiledóneas que Toda planta con espigas es poseen espigas monocotiledónea d) Las plantas herbáceas no son Existen plantas herbáceas que no son leñosas leñosas e) La avena es una gramínea La avena no es una gramínea f) Algunas plantas angiospermas f) Todas las plantas angiospermas tienen tallos huecos tienen tallos no huecos Si- No 5) Escribir en la línea punteada, la negación de la siguiente frase p: Cualquier gramínea es una planta herbácea 62 ∼p: .................................................... La demostración en matemática En matemática, frente a una afirmación se puede hacer una y sólo una de dos cosas: demostrar que es válida mostrar un contraejemplo, esto es, mostrar un ejemplo que demuestre su falsedad Sin abundar en muchos detalles, daremos una idea de lo que significa demostrar en matemática [10]. Diremos que demostrar es inferir la veracidad de una proposición a partir de la veracidad de una proposición dada, siguiendo una sucesión coherente de pasos. Con esto queremos decir que pretendemos evidenciar que una determinada proposición (el consecuente) es verdadera, sabiendo que son verdaderas las proposiciones de las cuales se desprende (el antecedente) Claro está que no se puede demostrar todo, por ese motivo se establecen axiomas. Los axiomas son afirmaciones muy simples y elementales que se suponen verdaderas. No se demuestran, se proponen como válidos, y a partir de ellos se construye una determinada teoría matemática. Los axiomas válidos para una teoría pueden no ser válidos para otra. En matemática una proposición es verdadera si es un axioma o si se puede demostrar a partir de ellos. Un teorema es una afirmación que puede ser demostrada como verdadera dentro de un marco lógico. Los teoremas constan de tres partes: hipótesis, tesis y demostración. la hipótesis es la conjunción de premisas, es lo que se supone válido la tesis es la conclusión, lo que se debe deducir a partir de las hipótesis, y la demostración es la deducción de la validez de la tesis a partir de la validez de las premisas 63 La conexión lógica entre la hipótesis y la tesis se denomina implicación. Hipótesis ⇒ Tesis H⇒ T que leemos: “H implica T”, y es equivalente a decir “Si H, entonces T”. Esto es, “T se deduce de H”. Los datos que se nos presentan en la o las hipótesis tienen que ser los suficientes para llegar a buen término con la tesis. Esto quiere decir que si las hipótesis son estas, necesariamente se cumple la tesis. Que nosotros no encontremos el camino para demostrarlo es otra historia. Una afirmación matemática que se cree verdadera pero no ha sido demostrada se denomina conjetura. Por ejemplo, la conjetura de Goldbach que es uno de los problemas abiertos más antiguos en matemáticas. Su enunciado es el siguiente: Todo número par mayor que 2 puede escribirse como suma de dos números primos. Los siguientes son ejemplos de teoremas: Teorema: (Teorema de Pitágoras) En todo triángulo rectángulo, la suma de los cuadrados de las longitudes de los catetos es igual al cuadrado de la longitud de la hipotenusa. Teorema: Todo número entero distinto de 0, 1 y -1 puede escribirse como producto de factores primos. 93) Identificar en cada caso hipótesis y tesis y escribir los teoremas como una implicación. Para mostrar que una afirmación es falsa, basta con mostrar un ejemplo donde la afirmación no se cumple. Para demostrar que una afirmación es verdadera, es necesario deducir su verdad de la verdad de las premisas, y ese es el trabajo de los matemáticos. 94) Considerar las siguientes afirmaciones y demostrar que es válida o mostrar su falsedad según corresponda: * Todo múltiplo de 3 es número primo 64 * Si A ⊂ B y B ⊂ C entonces A ⊂ C Agradecimientos Deseamos agradecer al Dr. Claudio Padra por la cuidadosa lectura del manuscrito de este trabajo y por sus valiosos aportes y comentarios. Bibliografía [1] Enciclopedia Libre Wikipedia http://es.wikipedia.org/ [2] Montoro, V. (1997) Elementos de lógica proposicional. Cuaderno Universitario N° 25. Centro Regional Universitario Bariloche. Universidad Nacional del Comahue. [3] Barreiro de Nudler, T. y Nudler O. (1973) Elementos de lógica simbólica. Ed. Kapeluz. Buenos Aires. [4] Sánchez Graillet, L. (2005) “¿Qué saben de lógica los que no saben lógica? Reflexiones sobre el aprendizaje -muy- informal de una lógica -muy- informal” Taller de Didáctica de la Lógica 2005, México, disponible en http://minerva.filosoficas.unam.mx/~Tdl/052/1006SanchezGraillet.ppt. [5] García Zárate O. A. (2005), Conceptos de Lógica, disponible en http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/libros/Filosofia/intro_logica/ [6] Fonseca Yerena, M del S. (1999) El uso del lenguaje escrito en las universidades: ¿Evolución o deterioro?, en Transferencia 12(45). [7] Jessop, N.M. Biosfera: los seres vivos y su ambiente. Ediciones Omega, Barcelona [8] Palacios A.R, Cerdeyra L.E. y Giordano E.H (1985) La lógica va a la escuela. Juegos con redes lógicas. Ediciones del 80. La Plata [9] de Guzmán, M. (1997) Del lenguaje cotidiano al lenguaje matemático. Epsilon 38: 19-36. [10] de Torres Curth, M. y Montoro, V. (1994). Teoría de Matrices. Aplicaciones a la Biología. Cuaderno Universitario N° 21. CRUB. Universidad Nacional del Comahue. 65 66 CUADERNOS UNIVERSITARIOS CRUB ISSN 0325-6308 01 Nudler, Oscar: Introducción al problema de la fundamentación de la Aritmética. Setiembre 1974 02 Buch, Tomás: Los carbones. Noviembre 1974 03 Buch, Tomás: Uniones químicas: La teoría electrónica de la valencia. Diciembre 1974 04 Barreiro, Telma: Etica, individuo y sociedad. Febrero 1975 05 Hernández, Enrique: Positivismo y cientificismo en la Argentina. Diciembre 1975 06 Porta de Bressan, Ana María: Sistemas y Bases de numeración. Algunas propiedades numéricas en distintas bases. Febrero 1976 07 Sanchez y Juliá, Enrique: Sociedad indígena y conquista del desierto. Norpatagonia. Etnohistoria. Abril 1976 08 Guala, Jorge y Bastianciq, Angel: Las cantidades y sus medidas. Abril 1977 09 Daleo, Gustavo Raúl: Mecanismos moleculares en memoria y aprendizaje. Agosto 1977 10 Bressan, Ana y de la Cruz, Monserrat: Piaget y la enseñanza del tiempo en nuestra escuela. Noviembre 1977 11 de la Cruz, Monserrat; Telma Barreiro y , Ana M.Sorocinschi: Una experiencia del perfeccionamiento docente universitario centrada en el factor humano y la dinámica grupal. Octubre 1982 12 Barreiro, Telma: Escuela, aprendizaje y afectividad. Marzo 1983 13 Lopardo, Gabriel: Socioecología del mono aullador negro Alquatta caraya: un diseño para investigación. Noviembre 1984 14 Grigera, Dora y Sigfrido Rubulis: Aves de la cuenca del Río Manso Superior (Prov. de Río Negro). Abril 1985 15 Grigera, Dora; Claudio Romero y Adriana Ramassotto:Los problemas ambientales de Bariloche: su detección por medio de una encuesta a un sector de la comunidad. Enero 1986 16 El ADN: su descubrimiento, organización y manipulación. Conferencia dada por el Dr. James Watson en el Centro Regional Universitario Bariloche, Universidad Nacional del Comahue. Julio 1986 17 Panorama actual de la Acuicultura en la Argentina. Primera Reunión Argentina de Acuicultura, Bariloche, 19 al 24 de abril de 1987. Secretaría de Investigación, CRUB - UNC. Abril 1987 18 Bianchi, Elena: Estudio Ecológico de la Pampa de Huenuleo (San Carlos de Bariloche, Prov. Río Negro) Parte 1: Geomorfología. Octubre 1987 19 de la Cruz, Monserrat y M. Susana Lolich: Confrontación cultural y fracaso escolar. 1987 20 Ferraris, Cristina: Orientación en el plano y en el espacio. 1993 21 de Torres Curth, Mónica y V. Montoro: Teoría de Matrices, aplicación a la Biología. 1993 22 Siñeriz, Liliana: Métodos y heurísticas de resolución de problemas. 1994 23 Ferraris, Cristina: Construcciones con regla y compás. 1995 24 Bello, M. Teresa; Marcelo F. Alonso y Miguel de Lourdes Baiz: Rendimiento en peso de los ejemplares de tamaño comercial del pejerrey patagónico. Agosto 1996 67 25 Montoro, Virginia: Elementos de lógica proposicional. 1997 26 Ferraris, Cristina y Virginia Montoro: Los primos de Fermat y otros parientes aritméticos (taller). 1997 27 Ferraris, Cristina: Una definición geométrica de ángulos. Ordenamiento - suma - aplicación a retaciones. 1997 28 Ferraris, Cristina: Espacios vectoriales y transformaciones lineales. 1997 29 Baiz, Miguel de Lourdes y M. Teresa Bello: Desplazamientos de Oncorhynchus mykiss (Walb.) y de Salmo trutta L.(Pisces, Salmonidae) en el Lago Nahuel Huapi. Dic. 1997 30 Crivelli, Ernesto: Aportes para el conocimiento del comportamiento hídrico de la cuenca del Río Manso Superior. Mayo 1998 31 Riestra, Dora: La reenseñanza de la escritura como problema multidisciplinario. Sep.1998 32 de Torres Curth, Mónica: Cálculo diferencial: Teoría y aplicaciones. Dic.1998 33 Montoro, Virginia: La teoría de conjuntos. Una mirada histórica y epistemológica. 1999 34 Santinelli, Raquel: Los números reales. Racionales e irracionales. Una mirada histórica y epistemológica. 1999 35 Di Pasquale, Cristina: Modelos matemáticos en poblaciones dinámicas. Dic.99 36 de Torres Curth, Mónica: El concepto de límite, una mirada histórico – epistemológica. 2000 37 Montoro, Virginia y Juan, María Teresa: Números complejos. 2000 38 Montoro, Virginia: Anillo de Polinomios. 2000 39 Biscayart, Carolina y Ferrero, Marta: Particularidades sobre la estructura algebraica de módulo, 2000. 40 Crivelli, Ernesto: Cálculo del nivel del Lago Nahuel Huapi a partir de datos meteorológicos del Aeropuerto Bariloche, 2000. 41 Di Pasquale, C. y Biscayart, C.: Un camino a la optimización ; La programación dinámica, 2001. 42 Grigera Dora y Palacio, M.: La percepción de los problemas ambientales de las ciudades de S. C. de Bariloche y de Neuquén por parte de un sector social de su población, 2002. 43 Bello, María Teresa: Los peces autóctonos de la Patagonia Argentina. Distribución natural, 2002. 44 Núñez , Martín y Quintero, Carolina: ¿Qué hacer con las especies exóticas invasoras? . Problemática y técnicas de manejo. Algunos ejemplos de especies exóticas en la Patagonia argentina, 2002. 45 Ferraris, Cristina: Siempre hay un espacio para un problema, 2002. 46 Montoro, Virginia y Juan, María Teresa: Introducción a la teoría de grafos, 2003. 47 Ferraris, Cristina y Ferrero, Martha: Geometría para armar, 2003. 48 Siñeriz, Liliana y Santinelli, Raquel: Transformaciones rígidas con Cabri Géomètre II: una aproximación a la teoría axiomática, 2003. 68