background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 1 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 1 – 

 
ĆWICZENIE 1 

 

Klasyczny Rachunek Zdań (KRZ): zdania w sensie logicznym, wartości logiczne, spójniki 
logiczne, zmienne zdaniowe, tabele prawdziwościowe dla spójników logicznych, formuły, 
wartościowanie zbioru zmiennych zdaniowych, wartość logiczna formuły przy danym 
wartościowaniu, tautologia, kontrtautologia. 
 

 
 
Wartości logiczne

: Prawda ( 1 ), Fałsz ( 0 ) 

 
 
DEF. 

Zdanie w sensie logicznym

 jest to zdanie oznajmujące, które jest prawdziwe lub 

fałszywe. 
 
Np. Olsztyn leży nad Łyną   

 

- zdanie prawdziwe, wartość logiczna

 

        4 jest większe  od   5       - zdanie fałszywe, wartość logiczna  0 
 
 
DEF. 

Spójniki logiczne

 są to wyrażenia służące do budowy zdań złożonych ze zdań prostych. 

 
 
Podstawowe spójniki logiczne: 
 
nazwa  
 

wyrażenie 

symbol  

kontekst 

negacja 

nieprawda, że 

¬  

p

¬

 

koniunkcja 

 

q

p ∧

 

alternatywa 

lub 

 

q

p ∨

 

implikacja 

jeżeli ..., to 

→  

q

p →

 

równoważność 

wtedy i tylko wtedy 

↔  

q

p ↔

 

 
 
Symbole p, q, r, s (także z indeksami) reprezentują dowolne zdania i nazywamy je 

zmiennymi 

zdaniowymi. 

 
 
Własność ekstensjonalności: 
Wartość logiczna zdania złożonego, zbudowanego za pomocą spójnika logicznego, zależy 
wyłącznie od rodzaju spójnika logicznego i wartości logicznych zdań prostych 
 
Tę zależność opisują 

tablice prawdziwościowe

 spójników logicznych: 

 

p

¬

 

 
Negacja zdania prawdziwego jest zdaniem fałszywym. 
Negacja zdania fałszywego jest zdaniem prawdziwym. 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 1 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 2 – 

Zdanie p nazywamy 

argumentem

 negacji w zdaniu 

p

¬

 

q

p ∧

 

q

p ∨

 

q

p →

 

q

p ↔

 

 
Zdania 

p

q

 nazywamy 

argumentami

 koniunkcji w zdaniu 

q

p ∧

 i podobnie dla ∨, →, ↔. 

W zdaniu 

q

p →

, zdanie 

p

 nazywamy 

poprzednikiem

  a zdanie 

q

 

następnikiem

 implikacji. 

 
 
 
 
 
Poprawnie zbudowane schematy zdań nazywamy 

formułami

 KRZ. 

 
 

Wyrażenia

 są to skończone ciągi symboli (zmiennych zdaniowych i spójników logicznych). 

 
DEF. 

Formułami

 KRZ nazywamy wyrażenia określone przez następujące warunki 

indukcyjne: 
 

a) każda zmienna zdaniowa jest formułą, 

 

b) jeżeli wyrażenia 

A

są formułami, to wyrażenia 

                         

(((( )))) ((((

)))) ((((

)))) ((((

)))) ((((

))))

B

A

B

A

B

A

B

A

A

¬

¬

¬

¬

,

,

,

,

 

                 są formułami. 
 
Przykład: 
 

 

p

,   

q   

          

(a) 

 

( )

p

¬

,  

(

)

q

p →

 

(b) 

 

( ) (

)

(

)

q

p

p

¬

 

(b) 

 
 
 
 
 
W praktyce opuszczamy niektóre nawiasy: 
 
1) Opuszczamy parę zewnętrznych nawiasów 
     Np.    

( ) (

)

q

p

p

¬

      zamiast    

( ) (

)

(

)

q

p

p

¬

 

 
2) przyjmujemy, że „siła wiązania” spójników maleje od lewej do prawej  

 

¬       

       ↔

                                   

 
     Np.  

(

)

q

p

p

¬

     zamiast    

( ) (

)

q

p

p

¬

 

 

     

p

q

q

p

    zamiast     

(

) (

)

p

q

q

p

 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 1 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 3 – 

DEF. Niech 

V

 będzie pewnym zbiorem zmiennych zdaniowych. 

Wartościowaniem

 

nazywamy dowolną funkcję  

{{{{ }}}}

1

,

0

:

V

w

 
 
Mniej formalnie: wartościowanie jest to przyporządkowanie wartości logicznych pewnym 
zmiennym zdaniowym 
 
 
Zamiast  

(((( ))))

(((( ))))

1

,

0

=

==

=

=

==

=

p

w

p

w

 piszemy 

1

,

0

=

==

=

=

==

=

p

p

Każde wartościowanie w zbioru V jednoznacznie określa wartość logiczną dowolnej formuły 
KRZ, której wszystkie zmienne zdaniowe należą do V. 
 
 
Literami A, B, C, ... oznaczamy dowolne formuły KRZ. Wartość logiczną formuły A dla 
wartościowania w oznaczamy przez w(A) i wyznaczamy korzystając z tabel 
prawdziwościowych. Podobnie, jak dla zmiennych zdaniowych, zamiast 

(((( ))))

(((( ))))

1

,

0

=

==

=

=

==

=

A

w

A

w

piszemy 

1

,

0

=

==

=

=

==

=

A

A

 
 
 
 

Wyznaczanie wartości logicznej zdania złożonego. 
 

 

Jeżeli nieprawda, że 5 < 4, to jeżeli  5< 4, to 2 < 1 lub 2 < 3. 

 
I. Tworzymy schemat logiczny tego zdania 
 

p: 5 < 4 

 

q: 2 < 1 

 

r: 2 < 3 

 

(

)

r

q

p

p

¬

 

 
II. Ustalamy wartości logiczne zdań prostych. 
 

p = 0,   q = 0,  r = 1 

 
III. Podstawiamy te wartości za zmienne p, q, r i przeprowadzamy obliczenia zgodnie z 
tablicami prawdziwościowymi 
 

(

)

(

)

1

1

1

1

0

1

1

0

0

0

=

=

=

¬

 

 
Odp. Zdania jest prawdziwe. 
 
 

 
 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 1 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 4 – 

Tablica prawdziwościowa formuły. 

 
Niech 

{{{{

}}}}

n

p

p

p

,

,

,

2

1

K

 będzie zbiorem zmiennych zdaniowych występujących w formule A. 

Istnieje 

n

2  różnych wartościowań tego zbioru. Dla formuły A wyznaczamy jej wartość 

logiczną dla każdego z tych wartościowań tworząc tabelę prowdziwościową formuły A 
 
Przykład: 

r

p

q

p

A

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

=

=

=

=

 

{{{{

}}}}

r

q

p

V

,

,

=

==

=

 

Liczba wartościowań = 

8

2

3

====  

 

p

¬

¬

¬

¬  

q

¬

¬

¬

¬  

q

p

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

 

r

p

∧∧∧∧

¬

¬

¬

¬

 

r

p

q

p

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

 

 
 

 
 
DEF.

 

Tautologią

  KRZ nazywamy formułę KRZ, która przyjmuje wartość logiczną 1 dla 

każdego wartościowania zmiennych występujących w tej formule. 
 
 
Tautologie KRZ są schematami zdań logicznie prawdziwych, tzn. prawdziwych na mocy 
samej logiki, niezależnie od rzeczywistej wartości logicznej zdań składowych. 
 
 

DEF.

 

Kontrtautologią

  KRZ nazywamy formułę KRZ, która przyjmuje wartość logiczną 0 dla 

każdego wartościowania zmiennych występujących w tej formule. 
 
 
 
 

TW. O podstawianiu w tautologiach 

Jeżeli A jest tautologią KRZ, a formuła  A

′′′′  powstaje z A przez podstawienie za wszystkie 

wystąpienia pewnej zmiennej zdaniowej dowolnej formuły, to formuła  A

′′′′  jest tautologią. 

 
 
 

 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 1 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 5 – 

Przykład. 1 

Olsztyn leży nad Łyną lub nieprawda, że Olsztyn leży nad Łyną.  – zdanie logicznie 
prawdziwe 
schemat:  

p

p

¬

 

 
 

0

=

=

=

=

p

   

1

1

0

0

0

====

∨∨∨∨

====

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

====

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨ p

p

 

 

1

====

p

   

1

0

1

1

1

====

∨∨∨∨

====

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨

====

¬

¬

¬

¬

∨∨∨∨ p

p

 

 
 

 
 
 
Przykład. 2 

Niech 

((((

))))

q

p

p

A

=

==

=

. Wykażemy, że A jest tautologią. 

 

 
Sposób 1. Wprost

. Tworzymy tabelę prawdziwościową formuły A. 

 

((((

))))

q

p

p

A

=

=

=

=

 

{{{{ }}}}

q

p

V

,

=

==

=

 

Liczba wartościowań = 

4

2

2

=

==

=

 

 

q

p

∨∨∨∨  

q

p

p

 

 
Dla każdego wartościowania zmiennych p i q formuła A jest prawdziwa, zatem jest 
tautologią. 
 

 
 
 
Sposób 2. Nie wprost

 
Zakładamy, że formuła A nie jest tautologią. Wtedy istnieje wartościowanie, dla którego 

0

=

==

=

A

. Szukamy tego wartościowania. 

 
     1) 

((((

))))

0

=

==

=

q

p

p

 

 
Implikacja jest fałszywa tylko w przypadku, gdy poprzednik jest prawdziwy, a następnik 
fałszywy. 
 
     2) 

1

=

==

=

p

   i    

0

====

∨∨∨∨ q

p

 

 
Alternatywa jest fałszywa, gdy oba zdania składowe są fałszywe 
 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 1 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 6 – 

     3) 

0

=

==

=

p

   i    

0

=

==

=

q

 

 
Otrzymaliśmy sprzeczność:   

1

=

==

=

p

 i 

0

=

==

=

p

. Oznacza to, że nie istnieje wartościowanie, przy 

którym 

0

=

==

=

A

. Zatem A jest tautologią. 

 
 
 
Schematycznie: 
 
          

q

p

p

 

           

 

      ↓

↓  

1)       ↓

↓      0            ↓↓↓↓  

2)       1             ↓

↓     0     ↓↓↓↓  

3)                      0            0 

         |______|     

         

sprzeczność

 

 
 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 1 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 7 – 

Ważne tautologie KRZ 

 

Prawo wyłączonego środka   

p

p

∨ ¬  

(tertium non datur) 

Prawo sprzeczności         

  

¬ ∧ ¬

(

)

p

p  

Prawo podwójnej negacji 

 

¬¬ ↔

p

p

 

Prawo transpozycji   

 

(

) (

)

p

q

q

p

↔ ¬ → ¬

 

Prawo sylogizmu warunkowego 

(

) (

) (

)

p

q

q

r

p

r

 

 

Prawa algebraiczne                                                                                    .                        

Prawa łączności 

 

 

((

)

)

(

(

))

p

q

r

p

q

r

 

 

 

 

 

 

((

)

)

(

(

))

p

q

r

p

q

r

 

 

 

 

 

 

((

)

)

(

(

))

p

q

r

p

q

r

 

Prawa przemienności  

 

(

)

(

)

p

q

q

p

 

 

 

 

 

 

(

)

(

)

p

q

q

p

 

 

 

 

 

 

(

)

(

)

p

q

q

p

 

Prawa rozdzielczości   

 

(

(

))

((

)

(

))

p

q

r

p

q

p

r

 

 

 

 

 

 

(

(

))

((

)

(

))

p

q

r

p

q

p

r

 

Prawa idempotentności 

 

(

)

p

p

p

 

 

 

 

 

 

(

)

p

p

p

 

Prawa de Morgana 

 

 

¬

↔ ¬ ∨ ¬

(

)

(

)

p

q

p

q  

 

 

 

 

 

¬

↔ ¬ ∧ ¬

(

)

(

)

p

q

p

q  

Prawa definiowania   

                                                            

      

 

 

 

 

 

)

(

)

(

q

p

q

p

¬

¬

¬

¬

 

 

 

 

 

 

((((

)))) ((((

)))) ((((

))))

p

q

q

p

q

p

 

 

 

 

 

 

((((

)))) ((((

)))) ((((

))))

q

p

q

p

q

p

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¬

 

 

Prawa z ustalonym argumentem 

p

p

∧ 1

 

 

1

1 ↔

p

 

  

((((

))))

p

p ↔

1

 

((((

))))

1

1 ↔

p

 

0

0 ↔

p

 

 

p

p

∨ 0

    

((((

))))

1

0

→ p

 

((((

))))

p

p

¬

¬

¬

¬

→ 0

 

background image

Podstawy logiki i teorii mnogości                                                                                                    Ćwiczenie 1 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 

– 8 – 

Ćwiczenie 1: wiadomości i umiejętności 

 
1. 

Po ćwiczeniu 1 student powinien znać definicje pojęć podanych w nagłówku ćwiczenia 

 

2.

 Student powinien posiadać następujące umiejętności: 

 
    

 zapisywać konkretne zdania języka naturalnego za pomocą symboliki logicznej KRZ oraz 

odczytywać zdania zapisane z użyciem tej symboliki; 
 
    

 sprawdzać, czy dane wyrażenie zapisane w języku KRZ, tzn. z użyciem zmiennych 

zdaniowych i spójników zdaniowych jest poprawną formułą KRZ; 
 
    

 wyznaczać wartość logiczną formuły dla danego wartościowania zmiennych zdaniowych 

występujących w tej formule; 
 
    

 wyznaczać wartości logiczne konkretnych zdań złożonych według schematu: 

       - utworzyć schemat logiczny zdania 
       - wyznaczyć wartości logiczne prostych zdań składowych (na podstawie posiadanej 
wiedzy przedmiotowej) 
       - wyznaczyć wartość całego zdania korzystając z tablic prawdziwościowych 
 
    

 sprawdzać, czy dana formuła (schemat zdaniowy) jest tautologią (kontrtautologią): 

       a) wprost -  poprzez utworzenie tablicy prawdziwościowej tej formuły (inaczej: metodą   
           tablicową lub zero-jedynkową), 
       b) nie wprost – zakładając, że badana formuła nie jest tautologią i dochodząc do  
           sprzeczności.