background image

 

 

 

 

 

 

  

 

Materiały  przygotowane  w  ramach  projektu  „Uruchomienie 
unikatowego  kierunku  studiów  Informatyka  Stosowana  odpowiedzią 
na zapotrzebowanie rynku pracy” ze środków Programu Operacyjnego 
Kapitał  Ludzki  współfinansowanego  ze  środków  Europejskiego 
Funduszu Społecznego nr umowy UDA – POKL.04.01.01-00-011/09-00 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Wprowadzenie do matematyki 

 
 
 
 

Materiały do zajęć (1): 

 
 

Elementy logiki matematycznej. 

 
 
 
 
 

 

Definicja zdania logicznego. 

 

Spójniki logiczne. 

 

Tautologie. 

 

Formy zdaniowe i kwantyfikatory. 

 

Formułowanie twierdzeń i definicji. 

 
 

background image

Materiały pomocnicze dla studentów  

Wprowadzenie do matematyki 

© Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie 

 

14 

4. Materiały do zajęć 
 

Temat 1: Elementy logiki matematycznej i teorii mnogości 

 
1.  Definicja zdania logicznego. 
 

 

 
Zdania w sensie logiki matematycznej oznaczamy małymi literami: p, q, itp.  
 
Przykłady zdań logicznych:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.  Spójniki logiczne. 
 

 

 
Zdania utworzone za pomocą funktorów zdaniowych mają znaczenia:  

 

q

p

p i q, 

 

q

p

p lub q

 

q

p

: jeśli p, to qp nazywamy poprzednikiem implikacji, q następnikiem, 

 

q

p

p wtedy i tylko wtedy, gdy q

 

p

~

: nieprawda, że p

 

Definicja.  
Zdaniem  w  sensie  logiki  matematycznej  nazywamy  zdanie  orzekające,  któremu 
w jednoznaczny sposób można przypisać jedną z ocen: prawdę („1”) lub fałsz („0”). 
 

Funktory zdaniowe (spójniki logiczne): koniunkcja 

, alternatywa 

, implikacja 

równoważność 

, negacja (zaprzeczenie) 

, służą do budowy zdań złożonych. 

Wartości logiczne 

 

 

q

p

 

q

p

 

q

p

 

q

p

 

p

~

 

 

background image

Materiały pomocnicze dla studentów  

Wprowadzenie do matematyki 

© Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie 

 

15 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.  Tautologie. 
 

 

 

 

 

Na podstawie tautologii można sprawdzać poprawność rozumowania.  

 
Przykład.  
Sprawdzić, czy poprawne jest rozumowanie: „jeśli pewna liczba rzeczywista   jest mniejsza 
od 3, to 

3

x

.  

 
Rozwiązanie: 

 
 

 
 

Definicja.  
Tautologią  (prawem  logiki)  nazywamy  zdanie,  które  jest  prawdziwe,  niezależnie  od 
wartości logicznych zdań, z których jest zbudowane. 
 
 

Przykłady tautologii: 

 

Prawa przemienności:  

)

(

)

(

p

q

q

p

,      

)

(

)

(

p

q

q

p

 

Prawa łączności:   

)

(

)

(

r

q

p

r

q

p

,      

)

(

)

(

r

q

p

r

q

p

 

Prawa rozdzielności: 

)

(

)

(

)

(

r

p

q

p

r

q

p

,  

)

(

)

(

)

(

r

p

q

p

r

q

p

 

Prawa de Morgana: 

)]

(~

)

(~

[

)

(

~

q

p

q

p

,     

)]

(~

)

[(~

)

(

~

q

p

q

p

 

Prawa pochłaniania: 

p

q

p

)

(

,       

)

(

q

p

p

 

Prawo podwójnego zaprzeczenia: 

p

p

)

(~

~

 

Prawo zaprzeczenia implikacji:   

)

~

(

)

(

~

q

p

q

p

 

Prawo (zasada) kontrapozycji:   

)

~

(~

)

(

p

q

q

p

 

Prawo wyłączonego środka: 

 

)

(~ p

p

 

Prawo niesprzeczności:   

 

)

~

(

~

p

p

 

background image

Materiały pomocnicze dla studentów  

Wprowadzenie do matematyki 

© Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie 

 

16 

Przykład.  
Sprawdzić, czy jest tautologią zdanie: 

)

(~

)]

(~

)

[(

p

q

q

p

 
Rozwiązanie: 
 

 

 

 

 

 

q

p

 

q

~

 

)]

(~

)

[(

q

q

p

 

p

~

 

P

L

 

 
 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 
 
Odpowiedź: 
…………………………………………………………………………………………………………………………… 
 
4.  Formy zdaniowe i kwantyfikatory. 
 

 

 

 

 

Formy  zdaniowe  mogą  zawierać  jedną  lub  więcej  zmiennych  i  oznaczamy  je 

symbolami 

)

(x

p

)

,

y

x

r

 itp. Formę zdaniową nazywamy tożsamością, jeżeli spełnia ją każdy 

element  dziedziny,  tzn.  jeżeli  dla  każdego  elementu  z  dziedziny  otrzymujemy  zdanie 
prawdziwe.  Tożsamościami  w  zbiorze  liczb  rzeczywistych  są  np.  formy  zdaniowe: 

0

2

x

 

1

cos

sin

2

2

x

x

.  Formę  zdaniową  nazywamy  sprzeczną,  jeżeli  nie  spełnia  jej  żaden 

element z dziedziny (gdy dla każdego elementu z dziedziny otrzymujemy zdanie fałszywe). 
W zbiorze liczb rzeczywistych sprzeczne są np. formy zdaniowe: 

2

sin

x

0

y

x

 

 

 

Definicja.  
Formą  zdaniową  nazywamy  wyrażenie,  które  zawiera  zmienną  i  staje  się  zdaniem 
logicznym, gdy zmienną zastąpimy dowolnym elementem pewnego niepustego zbioru lub 
skwantyfikujemy.

 

 

Definicja.  
Dziedziną formy zdaniowej jest zbiór tych elementów, dla których staje się ona zdaniem 
logicznym. 
 

Rodzaje kwantyfikatorów: 

 

kwantyfikator duży (ogólny) 

 zastępuje zwrot „dla każdego”, 

 

kwantyfikator mały (szczegółowy)

 zastępuje zwrot „istnieje”. 

 

background image

Materiały pomocnicze dla studentów  

Wprowadzenie do matematyki 

© Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie 

 

17 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
Przykład.  
Niech dane będą dwie formy zdaniowe 

)

(x

p

1

3

x

 i 

)

(x

q

1

x

.  

 
Zdaniami prawdziwymi są:  
 
 
Zdaniami fałszywymi są:  
 
 
Przykład.  
Zaprzeczyć zdanie: 

)]

(

)

(

[~

x

q

x

p

A

x

 
Rozwiązanie: 
 

 

 
5.  Formułowanie twierdzeń i definicji.  
 

Spójniki logiczne 

 mają zastosowanie w formułowaniu twierdzeń i definicji 

oraz dowodach twierdzeń. 
 

 

 

Niech zbiór 

A

 oraz 

)

(x

p

 oznacza formę zdaniową. 

Zdania z kwantyfikatorem:  

 

)

(x

p

A

x

 

 

 

czytamy: dla każdego 

A

x

 zachodzi 

)

(x

p

 

)

(x

p

A

x

 

 

 

czytamy: istnieje 

A

x

 taki, że zachodzi 

)

(x

p

 

Prawa de Morgana dla kwantyfikatorów: 

 

)

(

~

)]

(

[

~

x

p

A

x

x

p

A

x

 

)

(

~

)]

(

[

~

x

p

A

x

x

p

A

x

 

Dla twierdzenia w postaci: 

q

p

p jest założeniem twierdzenia, q jest tezą twierdzenia; 
q jest wnioskiem z p
 
zdanie q jest warunkiem koniecznym dla p
zdanie p jest warunkiem wystarczającym dla q

 
 
 

background image

Materiały pomocnicze dla studentów  

Wprowadzenie do matematyki 

© Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie 

 

18 

 

 
Twierdzenie sformułowane w postaci implikacji można wypowiedzieć równoważnie 

na kilka sposobów.  
 
Przykład.  
Twierdzenie: „Jeśli liczba naturalna jest podzielna przez 4, to jest podzielna przez 2” można 
sformułować następująco:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Twierdzenie  w  postaci 

q

p

  można  udowodnić  przeprowadzając  dowód  wprost 

lub dowód nie wprost. W pierwszej metodzie przyjmujemy wszystkie założenia wymienione 
w poprzedniku  implikacji  za  prawdziwe  i  korzystając  ze  znanych twierdzeń  oraz  własności 
przeprowadzamy  wnioskowanie  oparte  na  prawach  logiki  do  momentu  stwierdzenia 
prawdziwości  tezy.  Metoda  dowodzenia  nie  wprost  opiera  się  na  wykorzystaniu  zasady 
kontrapozycji 

)

~

(~

)

(

p

q

q

p

.  Wówczas  za  prawdziwe  przyjmujemy  zdanie 

q

~

 

i postępując jak w metodzie pierwszej dążymy do wykazania prawdziwości zdania 

p

~

 (lub 

wykazania sprzeczności ze znanym twierdzeniem).  

Twierdzenie 

postaci 

q

p

 

można 

udowodnić 

……………………………………………………… 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Dla twierdzenia lub definicji w postaci: 

)]

(

)

[(

)]

[(

p

q

g

p

q

p

zdanie q jest warunkiem koniecznym i wystarczającym dla p; 
zdanie p jest warunkiem koniecznym i wystarczającym dla q

 
 

background image

Materiały pomocnicze dla studentów  

Wprowadzenie do matematyki 

© Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie 

 

19 

Zadania 

 

zad. 1) Ocenić wartość logiczną zdań: 

a) 

 

1

5

,

0

1

2

cos

2

b) 





1

0

90

s in

2

ctg

c) 

 

0

1

tg

15

sin

17

2

0

2

d) 

 

0

45

ctg

45

cos

2

3

10

3

 
zad. 2) Sprawdzić (metodą zero-jedynkową), czy zdanie jest tautologią: 

a) 

  

 

p

q

q

p

~

~

b) 

 

 

q

p

q

p

q

p

~

~

c) 

 

   

q

p

q

p

p

~

~

~

Zapisać jego zaprzeczenie. 
 
zad. 3) Wyznaczyć wszystkie wartości rzeczywiste 

, dla których forma zdaniowa: 

a) 

0

5

4

21

5

7

2

x

x

x

x

 stanie się zdaniem fałszywym, 

b) 

 

2

8

6

2

5

2

0

4

4

2

x

x

x

x

x

x

x

 stanie się zdaniem prawdziwym. 

 
zad. 4) Ocenić wartość logiczną zdań: 

a) 

1

2

0

2

x

x

x

R

b) 

 

2

1

0

~

x

x

R

c) 

 

9

0

4

~

2

2

x

x

R

 
zad. 5) Wypowiedzieć twierdzenia na różne sposoby: 

a)  Jeżeli się nauczyłem to zdam egzamin. 
b)  Jeżeli  funkcje 

  i    są  całkowalne  w  przedziale 

]

,

b

a

  to  funkcja 

g

f

  jest 

całkowalna w 

]

,

b

a

c)  Warunkiem koniecznym istnienia ekstremum funkcji 

)

(x

f

y

 w punkcie 

f

D

x

0

 

jest 

0

)

(

'

0

x

f

 
 

background image

Materiały pomocnicze dla studentów  

Wprowadzenie do matematyki 

© Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie 

 

20 

Zadania do samodzielnego rozwiązania 

 
zad. 1) Sprawdzić (metodą zero-jedynkową), czy zdanie jest tautologią: 

a) 

 

 

q

p

q

p

q

p

~

~

b) 

 

 

p

p

p

~

~

c) 

   

 

q

p

p

q

p

~

~

~

 

d) 

  

q

p

q

p

~

Zapisać jego zaprzeczenie. 
 
Odpowiedź:   

a)  nie jest tautologią,  

 

 

q

p

q

p

q

p

~

~

b)  jest tautologią,  

 

p

p

p

~

c)  jest tautologią,  

   

 

q

p

p

q

p

~

~

~

 

d)  jest tautologią,  

  

 

q

p

q

p

~

~

 

 
zad. 2) Ocenić wartość logiczną zdań: 

a) 

4

16

3

21

log

7

b) 

 

3

4

0

0

sin

3

log

2

c) 

0

2

2

x

x

x

R

d) 

4

2

~

2

x

x

R

e) 

 

2

3

~

x

x

R

f) 

 

5

1

3

15

5

x

x

x

R

 
Odpowiedź:  

a)  prawda,  
b)  fałsz,  
c)  fałsz,  
d)  fałsz,  
e)  prawda,  
f)  prawda. 

 
zad. 3) Wyznaczyć wszystkie wartości rzeczywiste  , dla których forma zdaniowa: 

a) 

 

0

30

0

4

2

2

x

x

x

 stanie się zdaniem prawdziwym; 

b)   



2

2

2

0

2

4

x

x

x

x

 stanie się zdaniem fałszywym. 

 
Odpowiedź:  

a) 

 

,

2

2

,

x

,  

b) 

}

2

{

\

R

x

 
 

background image

Materiały pomocnicze dla studentów  

Wprowadzenie do matematyki 

© Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie 

 

21 

zad. 4) Wypowiedzieć twierdzenia na różne sposoby: 

a)  Jeżeli  funkcja 

)

(x

f

y

  jest  ciągła  w  przedziale 

]

,

b

a

  to  jest  w  tym  przedziale 

całkowalna. 

b)  Jeżeli 

0

)

(

'

x

f

  w  przedziale 

]

,

b

a

  to  funkcja 

)

(x

f

y

  jest  rosnąca  w  tym 

przedziale. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Literatura 

(do zajęć: 1, 2) 

 

1)  Gryglaszewska A., Kosiorowska M., Paszek B. [2009], „Ćwiczenia z matematyki, część 

1”, wydanie 6, Wydawnictwo Uniwersytetu Ekonomicznego w Krakowie, Kraków. 

2)  Gurgul H., Suder M. [2009], „Matematyka dla kierunków ekonomicznychPrzykłady 

i zadania  wraz  z  repetytorium  ze  szkoły  średniej”,  Wydawnictwo  Wolters  Kluwer 
Polska Sp. z o. o., Kraków. 

3)  Kłaczkow  K.,  Kurczab  M.,  Świda  E.  [2002],  „Matematyka,  podręcznik  do  liceów 

i techników  klasa  I,  zakres  podstawowy  i  rozszerzony”,  wydanie  I,  Oficyna 
Edukacyjna * Krzysztof Pazdro Spółka z o. o., Warszawa.  

4)  Marek W., Onyszkiewicz J. [2008], „Elementy logiki i teorii mnogości w zadaniach”, 

wydanie XII, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.