Elementi di Algebra e Logica Determinare la tavola della verità di ciascuna delle seguenti forme proposizionali:

Documenti analoghi
Luca Costabile Esercizi di Logica Matematica Dispensa Calcolo Proposizionale 1

Le variabili logiche possono essere combinate per mezzo di operatori detti connettivi logici. I principali sono:

Algebra di Boole. Andrea Passerini Informatica. Algebra di Boole

Prerequisiti Matematici

Cenni di logica e calcolo proposizionale

Operatori di relazione

Logica: materiale didattico

Logica degli enunciati; Operazioni con le proposizioni; Proprietà delle operazioni logiche; Tautologie; Regole di deduzione; Logica dei predicati;

ALGEBRA DI BOOLE. In caso di errori di battitura o se si volesse contribuire a migliorare la seguente guida contattare:

NOZIONI DI LOGICA PROPOSIZIONI.

DIMOSTRAZIONI DI EQUIVALENZE, SUI CONNETTIVI E SULL'AMBIGUITA' DELLA SINTASSI. Corso di Logica per la Programmazione

INSIEMI. DEF. Un INSIEME è una qualsiasi collezione di oggetti.

(b) le operazioni, sono distributive: (c) le operazioni, hanno un elemento neutro: cioè esistono O e I P(X) tali che A P(X) : A O = A, A I = A.

METODI MATEMATICI PER L INFORMATICA

Cenni di logica matematica e di teoria degli insiemi. CORSI INTRODUTTIVI Dipartimento di Ingegneria di Perugia a.a. 2016/2017 Paola Rubbioni

Fondamenti di Informatica 2, Linguaggi e Complessità : Logica I Parte Lucidi di M.Schaerf e A.Marchetti Spaccamela

Università degli Studi di Cagliari Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica ALGEBRA BOOLEANA

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI LA SAPIENZA CORSO DI STUDI IN INFORMATICA ESERCITAZIONI AL CORSO DI LOGICA MATEMATICA LOGICA PROPOSIZIONALE

Algebra di Boole. Tavole di verità. Fondamenti di Informatica Algebra di Boole. Si basa su tre operazioni logiche: AND (*) OR (+) NOT (!

I.2 Logica. Elisabetta Ronchieri. Ottobre 13, Università di Ferrara Dipartimento di Economia e Management. Insegnamento di Informatica

PORTE LOGICHE. Si effettua su due o più variabili, l uscita assume lo stato logico 1 se almeno una variabile di ingresso è allo stato logico 1.

Fondamenti di Informatica

DI CHE COSA SI OCCUPA LA LOGICA

Algebra di Boole. Modulo 2. Università di Cagliari Dipartimento di Ingegneria Elettrica ed Elettronica Laboratorio di Elettronica (EOLAB)

DIMOSTRAZIONI E TAUTOLOGIE, IPOTESI NON TAUTOLOGICHE. Corso di Logica per la Programmazione A.A. 2013/14 Andrea Corradini

4. Logica. Insegnamento di Informatica. Elisabetta Ronchieri. I semestre, anno Corso di Laurea di Economia, Universitá di Ferrara

L'algebra Booleana. Generalità. Definizioni

NOZIONI DI LOGICA. Premessa

1. equivalenze e implicazioni logiche. Esercizio 1.2. Trovare le implicazioni che legano i seguenti enunciati (x, y R):

Costruzione di. circuiti combinatori

Elementi di informatica

Logica per la Programmazione

George BOOLE ( ) L algebra booleana. (logica proposizionale)

Reti logiche: introduzione

Prova parziale di Logica Matematica - 30 marzo 2009

0. ALGEBRA DI BOOLE E SISTEMI DI NUMERAZIONE

I.3 Porte Logiche. Elisabetta Ronchieri. Ottobre 13, Università di Ferrara Dipartimento di Economia e Management. Insegnamento di Informatica

Logica: nozioni di base

Logica proposizionale

1 Introduzione alle matrici quadrate 2 2 a coefficienti in R.

Logica di Base. Docente: Francesca Benanti. 27 Gennaio 2007

Informatica e Bioinformatica: AND, OR, NOT

Un po di logica. Logica delle proposizioni. Connettivi logici, tavole di verità e tautologie

Sperimentazioni di Fisica I mod. A Lezione 4

Elementi di logica. SCOPO: introdurre nozioni di logica & vocabolario per una corretta interpretazione delle dimostrazioni.

anno scolastico 2009 / 2010 ELETTRONICA per Elettrotecnica ed Automazione

Calcolo proposizionale

Corso di Calcolatori Elettronici I A.A Algebra di Boole Lezione 4

Un po di logica. Christian Ferrari. Laboratorio di matematica

Algebra di Boole X Y Z V. Algebra di Boole

CALCOLO PROPOSIZIONALE. Corso di Logica per la Programmazione Andrea Corradini

I circuiti elementari

Algebra di Boole ed elementi di logica

Cenni di logica. Hynek Kovarik. Università di Brescia. Analisi Matematica A

LOGICA MATEMATICA PER INFORMATICA (A.A. 12/13)

Ricordando che: = si ha:

BREVE CENNO DI LOGICA CLASSICA La logica può essere definita come la scienza che studia le condizioni in base alle quali un ragionamento risulta

17/10/16. Espressioni Booleane

ESERCIZI DI ANALISI MATEMATICA 1 FOGLIO 1

Calcolo numerico e programmazione Elementi di logica

Riassumiamo le proprietà dei numeri reali da noi utilizzate nel corso di Geometria.

Semantica proposizionale. Unit 2, Lez 3 e 4 Corso di Logica

Lezione2: Circuiti Logici

Esercitazioni per il corso di Logica Matematica

CALCOLO DEL PRIMO ORDINE

Matematica per le scienze sociali Elementi di base. Francesco Lagona

Logica per la Programmazione

G. Pareschi FUNZIONI BOOLEANE. 1. Funzioni booleane

Corso di Elementi di Informatica Anno accademico 2015/16

Linguaggio della Matematica

FUNZIONI BOOLEANE. Vero Falso

SISTEMI LINEARI. x y + 2t = 0 2x + y + z t = 0 x z t = 0 ; S 3 : ; S 5x 2y z = 1 4x 7y = 3

Algebra di Boole Algebra di Boole

Proposizioni Algebra di Boole Condizioni Operatori di relazione

Esercitazioni per il corso di Logica Matematica

Informatica. Logica e Algebra di Boole

ANALISI MATEMATICA PER IL CdL IN INFORMATICA ESERCIZI SULLE DISEQUAZIONI

Reti logiche: analisi, sintesi e minimizzazione Esercitazione. Venerdì 9 ottobre 2015

Laboratorio di Programmazione Laurea in Ingegneria Civile e Ambientale

Algebra di Boole. L'algebra della logica ( )

Intelligenza Artificiale I

NOTE SULLE FUNZIONI CONVESSE DI UNA VARIABILE REALE

04 - Logica delle dimostrazioni

Algebra di Boole e reti logiche

Logica e fondamenti di matematica

Riconoscere e formalizzare le dipendenze funzionali

Massimo limite e minimo limite di una funzione

Circuiti digitali. Operazioni Logiche: Algebra di Boole. Esempio di circuito. Porte Logiche. Fondamenti di Informatica A Ingegneria Gestionale

I. Foglio di esercizi su vettori linearmente dipendenti e linearmente indipendenti. , v 2 = α v 1 + β v 2 + γ v 3. α v 1 + β v 2 + γ v 3 = 0. + γ.

Esercitazioni per il corso di Logica Matematica

Elementi di Logica Teoria degli insiemi

Teorema 1.1. (Teorema di Compattezza) Sia Γ un insieme di formule di un linguaggio proposizionale.

Algebra di Boole Esercizi risolti

ELEMENTI DI ALGEBRA BOOLEANA

Proposizioni. 1) Tra le seguenti frasi riconoscere le proposizioni, e stabilirne poi il valore di verità:

Anno 4 Matrice inversa

Logica per la Programmazione Corso di Laurea in INFORMATICA a.a. 2016/17

a + 2b + c 3d = 0, a + c d = 0 c d

Transcript:

Elementi di Algebra e Logica 2008. 8. Logica. 1. Determinare la tavola della verità di ciascuna delle seguenti forme proposizionali: (a) p ( q r); (b) p (q r); (c) (p q) ( p r); (d) (p q) ( p r); (e) (p q) ( q r); (f) ( p q) (q r); (g) ((p q) r) s ; (h) (p q) (r s). Sol. (a) (b) (c) (d) p q r q r p ( q r) V V V F V V V F F V F F p q r q r p (q r) V V V V V V V F F F F F p q r p q p r (p q) ( p r) V V V V F F V F F F F p q r p q p r (p q) ( p r) V V V F V F F V F V F V F F F F F 1

(e) (f) p q r p q q r (p q) ( q r) V V V F F F F F F F V F F F F F p q r p q q r ( p q) (q r) V V F V F V F V F F V F F F V F F F F Le tabelle in (g) ed (h) si ottengono in modo analogo: poiché dipendono da 4 variabili booleane, hanno 16 righe... 2. Verificare le seguenti equivalenze logiche fra forme proposizionali. (a) p (p q) p, p (p q) p, (leggi di assorbimento); (b) ( (p q) q ) ( p q ) ( ) ( ), (p q) q p q (c) ( (p q) ) ( p q ) ; (d) ( (p q) ) ( p q ). (e) ( p q ) ( p q ). Sol. Verifichiamo che gli enunciati a sinistra e a destra dell equivalenza logica hanno la stessa tabella di verità. (a) p q p q p (p q) V V F F F F F p q p q p (p q) V V F F F F F Poiché la prima e la quarta colonna di ognuna delle due tabella sono uguali, valgono le equivalenze logiche richieste. Osserviamo che ciò equivale a dire che gli enunciati p (p q) p e p (p q) p sono tautologie, ossia sono veri per ogni valore di p e q. Le equivalenze logiche in (a) esprimono le proprietà di assorbimento delle operazioni e nell algebra booleana del Calcolo Proposizionale (P,,, ). 2

(b) p q p q F V F F F V p q p q (p q) q V V F F F F V p q p q (p q) q F V F F F F F Conclusione: l enunciato p q è logicamente equivalente all enunciato (p q) q ma non è logicamente equivalente all enunciato (p q) q. (c) p q (p q) p q V F F F Conclusione: gli enunciati (p q) e p q non sono logicamente equivalenti. (d) p q (p q) p q V V V F F F F Conclusione: gli enunciati (p q) e p q sono logicamente equivalenti. (e) p q p q p q V F V F Conclusione: gli enunciati p q e p q sono logicamente equivalenti. 3. Determinare quali tra le seguenti forme proposizionali sono tautologie e quali sono contraddizioni. (a) ( p (p q)) q; (b) ( p (p q)) p; (c) ( q (p q)) p; (d) (p q) (p q) ( p q) ( p q); (e) ((p q) r) ((r p) (s p)) Sol. (a) L enunciato p (p q) q è una tautologia. Infatti dalla tabella di verità sottostante vediamo che è vero per ogni valore di p e q. 3

p q p q p (p q) p (p q) q F V F V F F F F V (b) L enunciato ( p (p q)) p è una tautologia: p q p q p (p q) ( p (p q)) p F V F V (c) L enunciato ( q (p q)) p è una tautologia: p q p q q (p q) ( q (p q)) p F V F V F V (d) L enunciato (p q) (p q) ( p q) ( p q) è una contraddizione, ossia è falso per ogni valore di p e q. Ciò può essere verificato mediante la tabella di verità. Oppure, sfruttando le proprietà delle operazioni dell algebra boolena del Calcolo Proposizionale (P,,, ), si può verificare che l enunciato (p q) (p q) è logicamente equivalente a p mentre l enunciato ( p q) ( p q) è logicamente equivalente a p. Poiché p p è una contraddizione, anche (p q) (p q) ( p q) ( p q) è una contraddizione. Verifichiamo che l enunciato (p q) (p q) è logicamente equivalente a p: (p q) (p q) p p p q q p q q (distributività) p p q q p 0 (idempotenza, propr. del complemento) (qui 0 indica una contraddizione) p (assorbimento). Analogamente si ottiene che ( p q) ( p q) è logicamente equivalente a p. (e) L enunciato ((p q) r) ((r p) (s p)) è una tautologia. Ci sono almeno 3 modi per verificarlo: - mediante la funzione di verità, che risulta vera per ogni valore di p, q, r, s; - sostituendo le implicazioni a b con a b e poi semplificando l espressione booleana ottenuta ( ( p q) r) ( r p) ( s p); - ragionando cosi : chiamiamo A : ((p q) r) e B : ((r p) (s p)) e osserviamo che se B è vero, allora A B è vero. Se p = V, allora l enunciato B è vero per ogni valore di r ed s. Ne segue che A B è vero, per ogni valore di q, r, s. Se p = F, guardiamo A: p q è vero per ogni q, da cui segue che A è vero se e solo se r è vero. Se r è falso, A è falso e A B è vero; se r è vero, A è vero. Allo stesso tempo r p è falso, B è vero, e A B è vero. Conclusione: A B è una tautologia. 4

4. Stabilire se le seguenti forme proposizionali (p q) r e p (q r) sono equivalenti. Sol. Calcoliamo e confrontiamo le rispettive tabelle di verità: p q r p q (p q) r V V V F F V F V F F F F F V F p q r q r p (q r) V V V F V V V F F V F F Poiché le tabelle di verità sono diverse, le due forme proposizionali non sono logicamente equivalenti. 5. Dimostrare che se p e p q sono tautologie allora q è una tautologia. Sol. Per ipotesi p è sempre vera. Supponiamo per assurdo che q non sia una tautologia. Ogni volta che q è falsa, lo è anche p q. In particolare p q non è una tautologia. Contraddizione. 6. Scrivere come combinazione di, e. Sol. Poiché A B è logicamente equivalente a (A B) (B A), dall Esercizio 2(e) segue che A B è logicamente equivalente a ( A B) ( B A). 7. Scrivere forme normali disgiuntive logicamente equivalenti alle seguenti forme proposizionali (a) (p q) (p q); (b) (p r) (p q); (c) (p q) (q p); (d) (p q) ( p r); (e) p (q r). Sol. Nell algebra di Boole del calcolo proposizionale (P,,, ) la forma normale disgiuntiva di un enunciato (o forma proposizionale) è il corrispondente della forma somma di prodotti in un algebra di Boole astratta. Dunque è un OR di ANDs. (a) (p q) (p q) (p q) ( p q) (Esercizio 2(e)) p q p q p p q q (propr. associativa e commutativa) 1 q 1 (propr. di complemento e di idempotenza) (qui 1 indica una tautologia). (b) (p r) (p q) ( p q) ( p q) ( p q) p q. (c) (p q) (q p) ( (p q) (q p) ) ( (q p) (p q) ) ( (p q) (q p) ) ( (q p) (p q) ) ( p q q p ) ( ( q p) (p q) ) 1 ( ( q p) (p q) ) ( q p) (p q). (d) (p q) ( p r) p p p r q p q r (propr. distributiva) 0 p r q p q r p r q p q r. (qui 0 indica una contraddizione). (e) p (q r) p ( q r) p q r. 5

8. La Freccia di Peirce (NOR o negazione congiunta ) p q è logicamente equivalente a (p q). Verificare che { } è un sistema completo di connettivi logici: (a) mostrare che p p p (b) mostrare che p q (p p) (q q); (c) mostrare che p q (p q) (p q); (d) trovare una forma proposizionale solo in logicamente equivalente a p q Sol. La Freccia di Peirce (NOR o negazione congiunta ) è definita dalla seguente tabella di verità: A B A B V V F F V F F F V In altre parole, A B risulta vera se e solo se sono false sia A che B. Dimostrare che { } è un sistema completo di connettivi logici equivale a dimostrare che ogni forma proposizionale è logicamente equivalente ad una forma proposizionale contenente solo { }. Basta far vedere che gli operatori,,,, sono esprimibili in termini di { }. Per,, lo facciamo direttamente in (a),(b),(c). Per gli operatori e basta usare l Esercizio 2(e) e poi (a),(b),(c). (a) Calcoliamo e confrontiamo le tabelle di verità di p e di p p: p p p p (b) Calcoliamo e confrontiamo le corrispondenti tabelle di verità: p q p q F V F F F F p q p p q q (p p) (q q) V V V F F F F F (c) Calcoliamo e confrontiamo le corrispondenti tabelle di verità: p q p q F F F p q p q (p q) (p q) V V F F F V F (d) Dalle equivalenze precedenti per sostituzione otteniamo : p q p (q q) (p p) ( (q q) (q q) ). 9. Il NAND o negazione alternata p q è logicamente equivalente a (p q). Verificare che { } è un sistema completo di connettivi logici: (a) mostrare che p p p; 6

(b) mostrare che p q (p q) (p q); (c) mostrare che p q ((p p) (q q)); (d) trovare una forma proposizionale solo in logicamente equivalente a p q Sol. Il NAND o negazione alternata è definito dalla seguente tabella di verità: A B A B V V F F F V In altre parole A B è vera quando almeno una fra A e B è falsa. Dimostrare che { } è un sistema completo di connettivi logici equivale a dimostrare che ogni forma proposizionale è logicamente equivalente ad una forma proposizionale contenente solo { }. Basta far vedere che gli operatori,,,, sono esprimibili in termini di { }. Per,, lo facciamo direttamente in (a),(b),(c). Per gli operatori e basta usare l Esercizio 2(e) e poi (a),(b),(c). (a) Calcoliamo e confrontiamo le tabelle di verità di p e di p p: p p p p (b) Calcoliamo e confrontiamo le corrispondenti tabelle di verità: p q p q F V F F F F p q p q (p q) (p q) V F F F F V F (c) Calcoliamo e confrontiamo le corrispondenti tabelle di verità: p q p q F F F p p q q (p p) (q q) F F V V V F (d) Dalle equivalenze precedenti per sostituzione otteniamo : p q p (q q) (p (q q)) (p (q q)). 10. Riscrivere ciascuna delle seguenti proposizioni in modo tale che le negazioni siano poste solo davanti ai predicati (cioè non ci devono essere negazioni davanti a un quantificatore o davanti a un espressione che comprenda connettivi logici) (a) ( y xp (x, y) ) ; (b) ( x yp (x, y) ) ; (c) y(q(y) x R(x, y)); (d) y( xr(x, y) xs(x, y)); (e) y( x zt (x, y, z) x zu(x, y, z)); (f) ( x y P (x, y) x yq(x, y)); (g) x( y zp (x, y, z) z yp (x, y, z)) 7

Sol. (a) ( y xp (x, y) ) x y P (x, y). (b) ( x yp (x, y) ) x y P (x, y). (c) y(q(y) x R(x, y)) y ( (Q(y) x R(x, y) ) y Q(y) ( x R(x, y) ) y ( Q(y)) ( x R(x, y)). (d) y( xr(x, y) xs(x, y)) y ( xr(x, y) xs(x, y) ) y ( x R(x, y)) ( x S(x, y)). (e) y( x zt (x, y, z) x zu(x, y, z)) y ( x zt (x, y, z) x zu(x, y, z) ) y ( x zt (x, y, z) ) ( x zu(x, y, z) ) y ( x z T (x, y, z) ) ( x z U(x, y, z) ). (f) ( x y P (x, y) x yq(x, y)) ( x y P (x, y)) ( x yq(x, y)) ( x yp (x, y)) ( x y Q(x, y)). (g) x( y zp (x, y, z) z yp (x, y, z)) x ( y zp (x, y, z)) ( z yp (x, y, z)) x ( y z P (x, y, z)) ( z y P (x, y, z)). 11. (a) Sia S R. Usando i quantificatori, esprimere il fatto che x = sup(s); (b) Usando i quantificatori, esprimere che y sup(s); (c) Sia f : R R e sia x 0 R. Usando i quantificatori esprimere il fatto che lim x x0 f(x) esiste; (d) Usando i quantificatori esprimere il fatto che lim x x0 f(x) non esiste; (e) Sia λ R. Usando i quantificatori esprimere il fatto che lim x x0 f(x) = λ; (f) Usando i quantificatori esprimere il fatto che la serie n=1 a n converge; (g) Esprimere il fatto che n=1 a n non converge; (h) Sia σ R. Usando i quantificatori, esprimere il fatto che n=1 a n = σ; (i) Usando i quantificatori esprimere il fatto che v 1, v 2 e v 3 sono vettori linearmente indipendenti. Sol. (a) ( s S s x) ( y < x s S : y < s). (b) ( s S : s > y) ( x : ( s S s x) (x < y) ). (c) l : ɛ > 0 δ > 0 : ( x x x 0 < δ f(x) l < ɛ ). (d) l ɛ > 0 δ > 0 x : ( x x 0 < δ f(x) f(x 0 ) > ɛ ). ( (e) ɛ > 0 δ > 0 : x x x0 < δ f(x) λ < ɛ ). (f) l : ɛ > 0 n 0 > 0 : ( N N > n 0 N n=1 a n l < ɛ ). (g) l : ɛ > 0 n 0 > 0 N : N > n 0 N n=1 a n l > ɛ. (h) ɛ > 0 n 0 > 0 : N N > n 0 N n=1 a n σ < ɛ. (i) a 1, a 2, a 3 R, a 1 v 1 + a 2 v 2 + a 3 v 3 = 0 a 1 = a 2 = a 3 = 0. 8