Ratkaisu: Käytetään induktiota propositiolauseen A rakenteen suhteen. Alkuaskel. A = p i jollain i N. Koska v(p i ) = 1 kaikilla i N, saadaan

Samankaltaiset tiedostot
Ratkaisu: Yksi tapa nähdä, että kaavat A (B C) ja (A B) (A C) ovat loogisesti ekvivalentit, on tehdä totuustaulu lauseelle

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotukset

Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotukset

Loogiset konnektiivit

Tehtävä 1. Päättele resoluutiolla seuraavista klausuulijoukoista. a. 1 {p 3 } oletus. 4 {p 1, p 2, p 3 } oletus. 5 { p 1 } (1, 2) 7 (4, 6)

Kirjoita käyttäen propositiosymboleita, konnektiiveja ja sulkeita propositiologiikan lauseiksi:

-Matematiikka on aksiomaattinen järjestelmä. -uusi tieto voidaan perustella edellisten tietojen avulla, tätä kutsutaan todistamiseksi

Nimitys Symboli Merkitys Negaatio ei Konjuktio ja Disjunktio tai Implikaatio jos..., niin... Ekvivalenssi... jos ja vain jos...

Induktio kaavan pituuden suhteen

Konnektiivit. On myös huomattava, että vain joillakin luonnollisen kielen konnektiiveilla on vastineensa lauselogiikassa.

Ensimmäinen induktioperiaate

Ensimmäinen induktioperiaate

Approbatur 3, demo 1, ratkaisut A sanoo: Vähintään yksi meistä on retku. Tehtävänä on päätellä, mitä tyyppiä A ja B ovat.

Tehtäväsarja I Seuraavissa tehtävissä harjoitellaan erilaisia todistustekniikoita. Luentokalvoista 11, sekä voi olla apua.

Ratkaisu: (b) A = x 0 (R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )))).

Luonnollisen päättelyn luotettavuus

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

2. Minkä joukon määrittelee kaava P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 ) mallissa M = ({0, 1, 2, 3}, P M 0, P M 1 ), kun P M 0 = {0, 1} ja P M 1 = {1, 2}?

Juuri 11 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (opetusmoniste, lauselogiikka )

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 8. syyskuuta 2016

Pikapaketti logiikkaan

Totuusjakaumat. Totuusjakauma eli valuaatio v on kuvaus v : {p 0, p 1, p 2,...} {0, 1}. Käytämme jatkossa joukolle {0, 1} merkintää B.

Tietojenkäsittelytieteen ja tilastotieteen matematiikkaa 1/137

Insinöörimatematiikka A

Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa. väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,...

Todistamisessa on tärkeää erottaa tapaukset, kun sääntö pätee joillakin tai kun sääntö pätee kaikilla. Esim. On olemassa reaaliluku x, jolle x = 5.

1. Osoita, että joukon X osajoukoille A ja B on voimassa toinen ns. de Morganin laki (A B) = A B.

Logiikka I. Kaarlo Reipas 17. huhtikuuta 2012 Ψ. Tämä materiaali on vielä keskeneräinen. 1 Johdanto Mitä logiikka on?... 3

Johdatus logiikkaan 1

3. Kirjoita seuraavat joukot luettelemalla niiden alkiot, jos mahdollista. Onko jokin joukoista tyhjä joukko?

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Roosa Niemi. Riippuvuuslogiikkaa

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I


= 3 = 1. Induktioaskel. Induktio-oletus: Tehtävän summakaava pätee jollakin luonnollisella luvulla n 1. Induktioväite: n+1

811120P Diskreetit rakenteet

b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu.

LOGIIKKA johdantoa

Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

Rekursio. Funktio f : N R määritellään yleensä antamalla lauseke funktion arvolle f (n). Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

Logiikan kertausta. TIE303 Formaalit menetelmät, kevät Antti-Juhani Kaijanaho. Jyväskylän yliopisto Tietotekniikan laitos.

5.1 Semanttisten puiden muodostaminen

1 Logiikkaa. 1.1 Logiikan symbolit

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Lauselogiikka Tautologia

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Johdatus yliopistomatematiikkaan

Propositiot: Propositiot ovat väitelauseita. Totuusfunktiot antavat niille totuusarvon T tai E.

Vastaoletuksen muodostaminen

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

Lisää kvanttoreista ja päättelyä sekä predikaattilogiikan totuustaulukot 1. Negaation siirto kvanttorin ohi

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

Ratkaisu: a) Kahden joukon yhdisteseen poimitaan kaikki alkiot jotka ovat jommassakummassa joukossa (eikä mitään muuta).

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Johdatus logiikkaan 1

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

T Kevät 2009 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (lauselogiikka )

4 Matemaattinen induktio

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa 1. Lähdetään sieventämään epäyhtälön vasenta puolta:

Diskreetit rakenteet. 3. Logiikka. Oulun yliopisto Tietojenkäsittelytieteiden laitos 2015 / 2016 Periodi 1

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Matematiikan tukikurssi

Johdatus matematiikkaan

Modus Ponens. JosAjaA B ovat tosia, niin välttämättä myösb on tosi 1 / 15. Modus Ponens. Ketjusääntö. Päättelyketju.

Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Lue ohjeet huolellisesti!

Modaalilogiikan ja predikaattilogiikan kaavojen vastaavuus

Äärellisen mallin ominaisuus filtraation kautta

Vastaus 1. Lasketaan joukkojen alkiot, ja todetaan, että niitä on 3 molemmissa.

Matemaattisen analyysin tukikurssi. 1. Kurssikerta ( )

Johdatus matematiikkaan

Miten perustella, että joukossa A = {a, b, c} on yhtä monta alkiota kuin joukossa B = {d, e, f }?

SAT-ongelman rajoitetut muodot

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

2.1. Tehtävänä on osoittaa induktiolla, että kaikille n N pätee n = 1 n(n + 1). (1)

Tekijä Pitkä Matematiikka 11 ratkaisut luku 1

Matematiikassa väitelauseet ovat usein muotoa: jos P on totta, niin Q on totta.

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

Todistusteoriaa. Kun kielen syntaksi on tarkasti määritelty, voidaan myös määritellä täsmällisesti, mitä pätevällä päättelyllä tarkoitetaan.

Johdatus diskreettiin matematiikkaan (syksy 2009) Harjoitus 3, ratkaisuja Janne Korhonen

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Tietojenkäsittelytieteen ja tilastotieteen matematiikkaa 1/144

1 Lukujen jaollisuudesta

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

isomeerejä yhteensä yhdeksän kappaletta.

Olkoon seuraavaksi G 2 sellainen tasan n solmua sisältävä suunnattu verkko,

Matematiikan mestariluokka, syksy

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT

Johdatus logiikkaan (Fte170)

Kesälukio 2000 PK2 Tauluharjoituksia I Mallivastaukset

Logiikka. Kurt Gödel ( )

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

Transkriptio:

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 2 Ratkaisuehdotukset 1. Olkoon totuusjakauma v sellainen että v(p i ) = 1 kaikilla i N ja A propositiolause, jossa ei esiinny negaatiota. Näytä, että v(a) = 1. Käytetään induktiota propositiolauseen A rakenteen suhteen. Alkuaskel. A = p i jollain i N. Koska v(p i ) = 1 kaikilla i N, saadaan v(a) = 1. Seuraavana vuorossa ovat induktioaskeleen kohdat. Ensin käsitellään konjunktio eli A = (B C), Oletetaan, että propositiolauseessa A ei esiinny negaatiota. Tällöin A:n alikaavoissa B ja C ei esiinny negaatiota. Induktio-oletus: v(b) = v(c) = 1. Nyt konjuktion totuustaulusta seuraa, että v(a) = 1. Tutkitaan tapaus A = B. Nyt oletus, että kaavassa A ei esiinny negaatioita on epätosi, jolloin indukttioväiteen etuosa on epätotta, mistä seuraa että induktioväite on tosi. Disjunktio, implikaatio ja ekvivalenssi käsitellään samalla tavalla kuin. Kyseisessä tilanteessa ne myös käyttäytyvät samalla lailla kuin konjuktio, eli ne säilyttävät totuuden. 2. Olkoon K(A) propositiolauseessa A esiintyvien konnektiivien lukumäärä. Näytä, että jos lauseen A alikaavojen lukumäärä on enintään 2K(A), niin lauseessa A esiintyy negaatio. Edellisellä viikolla nousi esiin, että väite ei pidä paikkaansa. Todistetaan asia vastaesimerkillä: Lauseessa A = (p 0 p 0 ) on kaksi alikaavaa: p 0 ja p 0 p 0 ja yksi konnektiivi, jolloin väitteen mukaan, A:ssa on negaatio, mikä ei pidä paikkaansa. Sen sijaan väite: Olkoon K(A) propositiolauseessa A esiintyvien konnektiivien lukumäärä. Näytä, että jos lauseen A rakennepuun alkioiden lukumäärä on enintään 2K(A), niin lauseessa A esiintyy negaatio. pitää paikkaansa. Uusi väitte seuraa väitteestä Näytä, että jos lauseessa A ei esiinny negaatiota, niin lauseen A rakennepuun alkioiden lukumäärä on 2K(A) + 1", joka on helpompi todistaa. Todistetaan uusi väitteemme induktiolla lauseen A rakenteen suhteen. 1

Alkuaskel. A = p i Lauseessa on 0 konnektiivia ja yksi rakennepuun alkio p i. Tällöin rakennepuun alkioiden lukumäärä: 1 = 0 + 1 = 2K(A) + 1 eli väite on tosi. Ol. A = (B C), missä K(B) on B:n konnektiivien määrä ja K(C) on C:n konnektiivien määrä. Tällöin A:n konnektiivien määrä K(A) = K(B) + K(C) + 1. Induktio-oletus: B:n rakennepuun alkioiden määrä on 2K(B)+1 ja C:n rakennepuun alkioiden määrä on 2K(C) + 1. Induktioväite: A:n rakennepuun alkioiden määrä on 2K(A) + 1. Todistus: Lauseen A rakennepuun alkiot ovat A itse sekä kaikki B:n ja C: rakennepuiden alkiot. Tällöin A:n rakennepuun alkioiden määrä on B:n ja C:n rakennepuiden alkioiden summa plus yksi. 1 Koska B:lle ja C:lle pätee induktio-oletus, on A:n rakennepuun alkkioiden määrä: 2K(B) + 1 + 2K(C) + 1 + 1 = 2(K(B) + K(C) + 1) + 1 = 2K(A) + 1 mikä oli todistettava. Konjuktio, implikaatio ja ekvivalenssi käsitellään samalla tavalla kuin. Lisäksi alkuoletuksemme mukaan A ei sisällä negaatiota, joten sitä ei tarvi käsitellä. 3. Oletetaan, että v(p 0 ) = 0 ja v(p 1 ) = v(p 2 ) = 1. Määritä v( (((p 0 p 2 ) p 1 ) p 2 )) (b) v( ((p 0 p 2 ) ( p 1 p 2 ))). (b) p 0 p 1 p 2 (((p 0 p 2 ) p 1 ) p 2 )) 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 p 0 p 1 p 2 ((p 0 p 2 ) ( p 1 p 2 )) 0 1 1 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 Tässä kohdassa tuli alkuperäisen tehtävänannon kohdalla ongelma, koska A:ssa on alikaavoja B:n ja C:n alikaavojen summan lisättynä yhdellä verran vain, jos B:ssä ja C:ssä ei ole samoja alikaavoja. 2

4. Anna esimerkki totuusjakaumasta jolla lause ((p 0 (p 1 p 0 )) p 0 ), (b) (( p 0 p 1 ) (p 1 (p 0 p 1 ))) on tosi. v(p 0 ) = 1, v(p 1 ) = 0 Tehtävän voi ratkaista tekemällä totuustaulun tai esim. päättelemällä, että jotta konjunktio olisi tosi pitää olla v(p 0 ) = 1 ja tämän jälkeen katsoa, millä v(p 1 ):n arvolla implikaatio on tosi. (b) v(p 0 ) = 0, v(p 1 ) = 1 Tehtävän voi ratkaista tekemällä totuustaulun tai päättelemällä. 5. Onko lause p 0 ( p 0 (p 1 p 1 ))), (b) ((p 0 p 1 ) (p 0 (p 0 p 1 ))) tautologia, kontingenssi vai ristiriita? p 0 p 1 p 0 ( p 0 (p 1 p 1 ))) 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 Huomataan, että totuusjakaumalla v(p 0 ) = v(p 1 ) = 0 pätee v(p 0 ( p 0 (p 1 p 1 )))) = 0 ja totuusjakaumalla v(p 0 ) = v(p 1 ) = 1 v(p 0 ( p 0 (p 1 p 1 )))) = 1, joten lause on kontigenssi. 3

(b) p 0 p 1 ((p 0 p 1 ) (p 0 (p 0 p 1 ))) 1 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 Totuustaulukosta nähdään lauseen olevan ristiriita. 6. Oletetaan että A ja B ovat propositiolauseita. Ovatko seuraavat lauseet loogisesti ekvivalentteja? (A B) ja ( A B). (b) (A B) ja (A B). (c) (A B) ja (A A) A B (A B) ( A B) 1 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 (b) Totuustaulusta nähdään, että kyseessä on tautologia, joten lauseet ovat loogisesti ekvalentteja. A B (A B) (A B) 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 Totuustaulusta nähdään, että kyseessä on ristiriita, joten lauseet eivät voi olla loogisesti ekvalentit. 4

(c) Emme voi päätellä asiaa, koska jos esim. A = B = p 0 p 0 (p 0 p 0 ) (p 0 p 0 ) 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 niin saadaan tautologia, jolloin lauseet ovat loogisesti ekvalentit. Sen sijaan, jos esim. A = p 0 ja B = p 1 niin lauseet eivät ole loogisesti ekvalentit, koska totuusjakaumalla v(p 0 ) = 1, v(p 1 ) = 0 p 0 p 1 (p 0 p 1 ) (p 0 p 1 ) 1 0 1 0 0 0 1 1 1 0 v(p 0 p 1 ) = 0 ja v(p 0 p 1 ) = 1, joten lauseet eivät ole loogisesti ekvalentit. 7. Oletetaan että A ja B ovat propositiolauseita ja (A B) (B A). Näytä, että B A. Tehdään vastaoletus, että A ei ole B:n looginen seuraus. Tällöin on olemasa totuusjakauma, jolla v(a) = 0, kun v(b) = 1. Tästä kuitenkin seuraa, että v((a B)) = 1, mutta v((b A)) = 0, jolloin (B A) ei voi olla (A B):n looginen seuraus, mikä on ristiriita. Täten on B on A:n looginen seuraus eli B A. 5