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

Samankaltaiset tiedostot
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}?

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

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

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

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

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

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

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

Kaikki kurssin laskuharjoitukset pidetään Exactumin salissa C123. Malliratkaisut tulevat nettiin kurssisivulle.

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

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

Yhtäpitävyys. Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite).

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Algebra I - Kesä 2009 Ratkaisuehdoituksia harjoituksiin 8 -Tehtävät sivua Heikki Koivupalo ja Rami Luisto

a ord 13 (a)

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Logiikka I 7. harjoituskerran malliratkaisut Ratkaisut laati Miikka Silfverberg.

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Roosa Niemi. Riippuvuuslogiikkaa

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

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

Kirjoita käyttäen propositiosymboleita, konnektiiveja ja sulkeita propositiologiikan lauseiksi:

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

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

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Tilastollinen päättely II, kevät 2017 Harjoitus 1 Ratkaisuehdotuksia Tehtäväsarja I

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

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

Vastaoletuksen muodostaminen

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 3 (9 sivua) OT

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Johdatus diskreettiin matematiikkaan Harjoitus 2, Osoita että A on hyvin määritelty. Tee tämä osoittamalla

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

Diskreetin Matematiikan Paja Ratkaisuhahmotelmia viikko 1. ( ) Jeremias Berg

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

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

verkkojen G ja H välinen isomorfismi. Nyt kuvaus f on bijektio, joka säilyttää kyseisissä verkoissa esiintyvät särmät, joten pari

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

Modaalilogiikan ja predikaattilogiikan kaavojen vastaavuus

isomeerejä yhteensä yhdeksän kappaletta.

Ensimmäinen induktioperiaate

(iv) Ratkaisu 1. Sovelletaan Eukleideen algoritmia osoittajaan ja nimittäjään. (i) 7 = , 7 6 = = =

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

LOGIIKKA johdantoa

(a) Kyllä. Jokainen lähtöjoukon alkio kuvautuu täsmälleen yhteen maalijoukon alkioon.

Ensimmäinen induktioperiaate

Yhtälönratkaisusta. Johanna Rämö, Helsingin yliopisto. 22. syyskuuta 2014

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

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Johdatus matematiikkaan

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

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

Lause 5. (s. 50). Olkoot A ja B joukkoja. Tällöin seuraavat ehdot ovat

Näytetään nyt relaatioon liittyvien ekvivalenssiluokkien olevan verkon G lohkojen särmäjoukkoja. Olkoon siis f verkon G jokin särmä.

Johdatus lukuteoriaan Harjoitus 2 syksy 2008 Eemeli Blåsten. Ratkaisuehdotelma

(1) refleksiivinen, (2) symmetrinen ja (3) transitiivinen.

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

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

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Matematiikassa ja muuallakin joudutaan usein tekemisiin sellaisten relaatioiden kanssa, joiden lakina on tietyn ominaisuuden samuus.

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 3, MALLIRATKAISUT

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Reaalianalyysi I Harjoitus Malliratkaisut (Sauli Lindberg)

Diskreetti matematiikka, syksy 2010 Harjoitus 7, ratkaisuista

Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

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

3. Predikaattilogiikka

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Vektorianalyysi I, syksy 2017 Harjoitus 1 Ratkaisuehdotukset. I.1. Todista Cauchyn-Schwarzin epäyhtälö

Algebra I, harjoitus 5,

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

= 5! 2 2!3! = = 10. Edelleen tästä joukosta voidaan valita kolme särmää yhteensä = 10! 3 3!7! = = 120

2017 = = = = = = 26 1

Luonnollisen päättelyn luotettavuus

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

} {{ } kertaa jotain

r > y x z x = z y + y x z y + y x = r y x + y x = r

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

Ratkaisu: Ensimmäinen suunta. Olkoon f : R n R m jatkuva eli kaikilla ε > 0 on olemassa sellainen δ > 0, että. kun x a < δ. Nyt kaikilla j = 1,...

LUKU II HOMOLOGIA-ALGEBRAA. 1. Joukko-oppia

a 2 ba = a a + ( b) a = (a + ( b))a = (a b)a, joten yhtälö pätee mielivaltaiselle renkaalle.

Tehtävä 1. Näytä, että tason avoimessa yksikköpallossa

Shorin algoritmin matematiikkaa Edvard Fagerholm

Vieruskaverisi on tämän päivän luennolla työtoverisi. Jos sinulla ei ole vieruskaveria, siirry jonkun viereen. Esittäytykää toisillenne.

JOHDATUS LUKUTEORIAAN (syksy 2017) HARJOITUS 1, MALLIRATKAISUT

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

Insinöörimatematiikka A

7 Vapaus. 7.1 Vapauden määritelmä

1. Tarkastellaan esimerkissä 4.9 esiintynyttä neliön symmetriaryhmää

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

b) Olkoon G vähintään kaksi solmua sisältävä puu. Sallitaan verkon G olevan

Johdatus matemaattiseen päättelyyn (5 op)

1 sup- ja inf-esimerkkejä

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Heidi Luukkonen. Sahlqvistin kaavat

w + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1.

DIFFERENTIAALI- JA INTEGRAALILASKENTA I.1. Ritva Hurri-Syrjänen/Syksy 1999/Luennot 6. FUNKTION JATKUVUUS

1. Osoita juuren määritelmän ja potenssin (eksponenttina kokonaisluku) laskusääntöjen. xm = ( n x) m ;

Matematiikan mestariluokka, syksy

Ratkaisu. Ensimmäinen kuten P Q, toinen kuten P Q. Kolmas kuten P (Q R):

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

Perustehtävät. Kompleksitehtävät, 10/9/2005, sivu 1 / 10. Tehtävä 1. Sievennä 1.

Transkriptio:

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotukset 1. Palataan Partakylään. Olkoon P partatietokanta ja M tästä saatu malli kuten Harjoitusten 1 Tehtävän 2 malliratkaisussa. Etsi kaava A niin että M = A jos ja vain jos (a) Partakylässä on parturi, joka ajaa kaikkien niiden ja vain niiden parran, jotka eivät aja omaa partaansa, (b) Partakylässä on parturi joka ajaa kaikkien niiden ja vain niiden miesten parran, jotka eivät aja omaa partaansa. Ratkaisu: (a) A = x 0 (R(x 0 ) x 1 (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 ))), (b) A = x 0 (R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )))). 2. Etsi Partakylä (eli malli M), jossa edellisen tehtävän (a) kohdan (a), (b) kohdan (b) lause on totta. Mitä voit sanoa parturista? Kuka ajaa parturin parran? Ratkaisu: (a) Avataan ensin sitä, mitä lauseen toteutuminen tarkoittaa. Tarskin totuusmääritelmän nojalla, joitakin väliväiheita ohittaen, M = s x 0 (R(x 0 ) x 1 (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 ))) joss on olemassa p M jolla M = s(p/x0 ) R(x 0 ) x 1 (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )) joss on olemassa parturi p M jolla M = s(p/x0 ) x 1 (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )) joss on olemassa parturi p M jolla kaikilla m M pätee M = s(p/x0 )(m/x 1 ) S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 ) joss on olemassa parturi p M jolla kaikilla m M pätee, että p ajaa m:n parran jos ja vain jos m ei aja m:n partaa. 1

Erityisesti siis valitsemalla m = p, nähdään että mikäli lause toteutuu, niin p ajaa oman partansa jos ja vain jos p ei aja omaa partaansa. Tämä on ristiriita, ja kyseinen lause ei ole toteutuva. (Kyseessä on eräs versio Russellin paradoksista.) (b) Avataan ensin sitä, mitä lauseen toteutuminen tarkoittaa. Tarskin totuusmääritelmän nojalla, joitakin väliväiheita ohittaen, M = s x 0 (R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )))) joss on olemassa p M jolla M = s(p/x0 ) R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 ))), joss on olemassa parturi p M jolla M = s(p/x0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 ))), joss on olemassa parturi p M jolla kaikilla m M pätee M = s(p/x0 )(m/x 1 ) Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )), joss on olemassa parturi p M jolla kaikilla miehillä m M pätee M = s(p/x0 )(m/x 1 ) S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 ), joss on olemassa parturi p M jolla kaikilla miehillä m M pätee, että p ajaa m:n parran jos ja vain jos m ei aja m:n partaa. Nähdään, että kaava sanoo, mitä halutaankin. Määritellään eräs Partakylän malli seuraavasti: M = (M, Q M, R M, S M ) = ({p, m}, {p}, {p}, {(p, m)}). Partakylässä on siis kaksi asukasta p ja m, joista p on naisparturi ja m on mies, ja p ajaa m:n parran (ja m ei aja partaansa). Lause A siten toteutuu tässä mallissa. Parturi p ei ole mies, jotta hänen ei tarvitse sekä ajaa että olla ajamatta partaansa. Mallissa kukaan ei aja p:n partaa, mutta parturin antaminen p:lle ei tuottaisi ristiriitoja. Toinen tapa saada malli, jossa lause A on totta, on määritellä naisten predikaatti Q M koko perusjoukoksi (ja parturipredikaatti R M epätyhjäksi). Nimittäin tällöin ei ole yhtään miestä m M, jolla kaava S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 ) voisi olla toteutumatta, ja lause A pätee automaattisesti (kunhan on olemassa ainakin yksi parturi). 3. Näytä, että x 0 A x 0 A on validi. Ratkaisu: Olkoot M ja s mielivaltaiset malli ja tulkintafunktio: halutaan näyttää, että M ja s toteuttavat tehtävän kaavan. Tarskin totuusmääritelmän 2

nojalla M = s x 0 A x 0 A, joss M = s x 0 A tai M = s x 0 A, joss M = s x 0 A tai M = s x 0 A. Halutaan siis näyttää, että pätee joko M = s x 0 A tai M = s x 0 A. Tarkastellaan kahta tapausta jälkimmäisen ehdon totuuden suhteen: Jos M = s x 0 A, ollaan valmiit. Jos M = s x 0 A, halutaan näyttää, että tällöin M = s x 0 A. Koska M = s x 0 A tarkoittaa, että kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) A eli M = s(a/x0 ) A, niin ei ole olemassa sellaista a 0 M, että M = s(a0 /x 0 ) A. Siis M = x 0 A, kuten haluttiin. 4. Näytä, että x 0 (A B) x 0 A on validi. Ratkaisu: Olkoot M ja s mielivaltaiset malli ja tulkintafunktio: halutaan taas näyttää, että ne toteuttavat tehtävän kaavan. Tarskin totuusmääritelmän nojalla M = s x 0 (A B) x 0 A, joss M = s x 0 (A B) tai M = s x 0 A. Tutkitaan taas kahta tapausta: Jos M = s x 0 (A B), ollaan valmiit. Jos M = s x 0 (A B), niin halutaan näyttää, että tällöin M = s x 0 A. Oletus tarkoittaa, että kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) (A B), eli M = s(a/x0 ) A B, eli M = s(a/x0 ) A ja M = s(a/x0 ) B. Siis erityisesti kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) A, eli M = s x 0 A, kuten haluttiin. 5. Näytä, että x 0 (P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 )) ( x 0 P 0 (x 0 ) x 0 P 1 (x 0 )) ei ole validi. Ratkaisu: Kaavassa esiintyy predikaattisymbolit P 0 ja P 1, eli vastaesimerkkiä varten halutaan aakkoston {P 0, P 1 } malli. Valitaan malliksi M = (N, 2N, 2N + 1) 3

eli universumi on N, predikaatti P M 0 on parillisten ja P M 1 parittomien lukujen joukko. Koska jokainen luku n N on joko parillinen tai pariton, niin M = s(n/x0 ) P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 ), eli M = x 0 (P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 )). Toisaalta Tarskin totuusmääritelmän nojalla M = s ( x 0 P 0 (x 0 ) x 0 P 1 (x 0 )) joss M = s x 0 P 0 (x 0 ) tai M = s x 0 P 1 (x 0 ), joss kaikilla n N pätee M = s(n/x0 ) P 0 (x 0 ) tai kaikilla n N pätee M = s(n/x0 ) P 1 (x 0 ), joss kaikilla n N pätee x M 0 s(n/x 0 ) = n P 0 tai kaikilla n N pätee x M 0 s(n/x 0 ) = n P 1, joss kaikilla n N pätee, että n on parillinen tai kaikilla n N pätee, että n on pariton. Koska kumpikaan ylläolevista väitteistä ei päde (esim. 1 N ei ole parillinen ja 0 N ei ole pariton), niin M = s ( x 0 P 0 (x 0 ) x 0 P 1 (x 0 )). Siis Tarskin totuusmääritelmän nojalla M = s x 0 (P 0 (x 0 ) P 1 (x 0 )) ( x 0 P 0 (x 0 ) x 0 P 1 (x 0 )), mikä osoittaa, että kyseinen kaava ei ole validi. 6. Näytä, että x 0 (A B) x 0 A x 0 B. Ratkaisu: Oletetaan, että malli M ja tulkintafunktio s ovat sellaiset, että M = s x 0 (A B), eli kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) A B eli M = s(a/x0 ) A tai M = s(a/x0 ) B. Halutaan osoittaa, että M = s x 0 A x 0 B. Tarskin totuusmääritelmän nojalla M = s x 0 A x 0 B, joss M = s x 0 A tai M = s x 0 B, joss millään a M ei päde M = s(a/x0 ) A tai jollakin a M pätee M = s(a/x0 ) B, joss kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) A Tarkastellaan taas kahta tapausta. tai jollakin a M pätee M = s(a/x0 ) B. 4

Jos jollakin a M pätee M = s(a/x0 ) B, ollaan valmiit. Oletetaan sitten, että millään a M ei päde M = s(a/x0 ) B. Koska kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) A tai M = s(a/x0 ) B, ja jälkimmäinen vaihtoehto tiedetään mahdottomaksi, niin kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) A, kuten haluttiin. 7. Näytä, että x 0 x 1 (A B) x 0 ( x 1 A x 1 B). Ratkaisu: Todistetaan väite kahdessa osassa. Osoitetaan, että seuraavat väitteet pätevät: (1) x 1 (A B) x 1 A x 1 B (2) Jos C D niin x 0 C x 0 D. Haluttu väite seuraa sitten valitsemalla C D olemaan kohdan (1) looginen ekvivalenssi. Todistukset ovat seuraavanlaiset: (1) Tarskin totuusmääritelmän nojalla M = s x 1 (A B) joss kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) A B, joss kaikilla a M pätee M = s(a/x0 ) A ja M = s(a/x0 ) B, joss M = s x 0 A ja M = s x 0 B, joss M = s x 0 A x 0 B, kuten haluttiin. (2) Tarskin totuusmääritelmän nojalla M = s x 0 C joss jollakin a M pätee M = s(a/x0 ) C, joss jollakin a M pätee M = s(a/x0 ) D, joss M = s x 0 D, missä oletusta C D sovellettiin malliin M ja tulkintafunktioon s(a/x 0 ). 5