Matemática Discreta. Lógica de Predicados. Profa. Sheila Morais de Almeida. agosto DAINF-UTFPR-PG

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1 Matemática Discreta Lógica de Predicados Profa. Sheila Morais de Almeida DAINF-UTFPR-PG agosto

2 Quantificadores Como expressar a sentença Para todo número inteiro x, o valor de x é positivo. usando lógica proposicional? Esta sentença contém duas características distintas das anteriores: quantificadores, e predicados.

3 Quantificadores Quantificadores Quantificadores são expressões como para todo, para cada, para algum, que dizem de alguma forma quantos objetos têm uma certa propriedade.

4 Quantificador Universal x Lê-se: para todo x, para cada x, todo x. ( x)(x > 0) representa a senteça: Para todo número inteiro x, o valor de x é positivo.

5 Quantificador Universal ( x)(x > 0) O quantificador e sua variável sempre aparecem entre parênteses. Em seguida, outro par de parênteses contém a propriedade, ou predicado, referente àquela variável. Quando o predicado não foi definido, escreve-se: ( x)p(x).

6 Quantificador Universal ( x)(x > 0) O valor-verdade da expressão depende do domínio da variável. Se o domínio são os números inteiros positivos, então a expressão acima é verdadeira. Se o domínio são todos os números inteiros, então a expressão acima é falsa.

7 Quantificador Universal ( x)p(x) O valor-verdade da expressão depende do domínio da variável. Se o domínio são todos os livros da biblioteca da UTFPR - Ponta Grossa e o predicado, P(x), diz que x tem capa vermelha, então a expressão é falsa.

8 Quantificador Universal Dê o valor-verdade da expressão ( x)p(x) em cada uma das interpretações: P(x) é a propriedade de que x é amarelo e o domínio é o conjunto de todas as flores. falso P(x) é a propriedade de que x é uma planta e o domínio é o conjunto de todas as flores. verdadeiro P(x) é a propriedade de que x é positivo ou negativo e o domínio é o conjunto dos números inteiros. falso

9 Quantificador Universal Dê o valor-verdade da expressão ( x)p(x) em cada uma das interpretações: P(x) é a propriedade de que x é amarelo e o domínio é o conjunto de todas as flores. falso P(x) é a propriedade de que x é uma planta e o domínio é o conjunto de todas as flores. verdadeiro P(x) é a propriedade de que x é positivo ou negativo e o domínio é o conjunto dos números inteiros. falso

10 Quantificador Existencial x Lê-se: para algum x, existe um x, pelo menos um x. ( x)(x > 0) representa a senteça: Algum número inteiro x é positivo.

11 Quantificador Existencial ( x)(x > 0) Da mesma forma, o valor-verdade da expressão depende do domínio da variável. Se o domínio contém um número positivo, então a expressão é verdadeira. Caso contrário, é falsa.

12 Quantificador Existencial ( x)p(x) O valor-verdade da expressão depende do domínio da variável. Se o domínio são todos os livros da biblioteca da UTFPR - Ponta Grossa e o predicado diz x tem capa vermelha, então a expressão é verdadeira. (Deve existir algum livro com capa vermelha na biblioteca!)

13 Quantificadores - Interpretação Exemplo: A expressão ( x)( y)q(x, y) deve ser lida da seguinte forma: Para cada x existe um y tal que a propriedade Q(x, y) é satisfeita. Dê o valor verdade da expressão ( x)( y)q(x, y) para a seguinte interpretação: Q(x, y) é a propriedade de que x < y e o domínio é o conjunto de todos os inteiros. verdadeiro

14 Quantificadores - Interpretação Exemplo: A expressão ( x)( y)q(x, y) deve ser lida da seguinte forma: Para cada x existe um y tal que a propriedade Q(x, y) é satisfeita. Dê o valor verdade da expressão ( x)( y)q(x, y) para a seguinte interpretação: Q(x, y) é a propriedade de que x < y e o domínio é o conjunto de todos os inteiros. verdadeiro

15 Quantificadores - Interpretação Dê o valor verdade da expressão ( x)( y)q(x, y) para a seguinte interpretação: Q(x, y) é a propriedade de que x < y e o domínio é o conjunto de todos os inteiros. falso Conclusão: a ordem dos quantificadores faz diferença.

16 Quantificadores - Interpretação Dê o valor verdade da expressão ( x)( y)q(x, y) para a seguinte interpretação: Q(x, y) é a propriedade de que x < y e o domínio é o conjunto de todos os inteiros. falso Conclusão: a ordem dos quantificadores faz diferença.

17 Quantificadores - Interpretação Constantes podem fazer parte do predicado. Exemplo: o valor-verdade da expressão ( x)q(x, 5) quando Q(x, y) é a propriedade de que x < y e o domínio de x é o conjunto de todos os inteiros é...falso Exemplo: o valor-verdade da expressão ( y)q(5, y) quando Q(x, y) é a propriedade de que x < y e o domínio de y é o conjunto de todos os inteiros é...verdade

18 Quantificadores - Interpretação Constantes podem fazer parte do predicado. Exemplo: o valor-verdade da expressão ( x)q(x, 5) quando Q(x, y) é a propriedade de que x < y e o domínio de x é o conjunto de todos os inteiros é falso. Exemplo: o valor-verdade da expressão ( y)q(5, y) quando Q(x, y) é a propriedade de que x < y e o domínio de y é o conjunto de todos os inteiros é verdade.

19 Predicados bem formados Expressões devem obedecer regras de sintaxe para serem predicados bem formados: P(x)( x) ( y) não é um predicado bem formado. P(x) Q(y) (não é predicado, não tem quantificadores). ( x)(p(x) Q(x)) é predicado bem formado e o escopo de x é P(x) Q(x).

20 Predicados bem formados ( x)(( y)(p(x, y) Q(x, y)) R(x)) é predicado bem formado. o escopo do quantificador x é ( y)[p(x, y) Q(x, y)] R(x); o escopo do quantificador y é P(x, y) Q(x, y).

21 Predicados bem formados ( x)s(x) ( y)t (y) é predicado bem formado.

22 Variáveis livres Se uma variável aparece em alguma fórmula bem formada e não faz parte de nenhum quantificador, então é uma variável livre. Exemplo: y é uma variável livre em ( x)[q(x, y) ( y)r(x, y)], porque y ocorre pela primeira vez sem estar acompanhado de um quantificador. Nem sempre expressões que contêm variáveis livres têm valor-verdade definido. (Lembre que sem valor-verdade definido não é sentença lógica!)

23 Variáveis livres Exemplo: Considere o domínio de todos os números inteiros. P(x) : x > 0 Qual o valor verdade de P(y) P(5)? Qual o valor verdade de P(y) P(5)?

24 Variáveis livres Exemplo: Considere o domínio de todos os números inteiros. P(x) : x > 0 Qual o valor verdade de P(y) P(5)? indefinido Qual o valor verdade de P(y) P(5)? verdade Nos dois casos, y é uma variável livre, não está associada a um quantificador.

25 Escopo dos quantificadores Exemplo Para a fórmula bem formada: ( x)( y)[s(x, y) L(y, a)]. O escopo de ( y) é S(x, y) L(y, a). O escopo de ( x) é ( y)[s(x, y) L(y, a). Considere a interpretação onde o domínio são todas as cidades brasileiras; S(x, y) é a propriedade de que x e y estão no mesmo estado; e L(y, z) é a propriedade de que y e z começam com a mesma letra; e a é uma constante com o valor Americana. Qual o valor-verdade nessa interpretação da wff?

26 Tradução Muitas frases podem ser escritas por predicados lógicos. Considere a frase: Todo papagaio é feio. É o mesmo que dizer: Para qualquer coisa, se essa coisa é um papagaio, então é feio.

27 Tradução Muitas frases podem ser escritas por predicados lógicos. Considere a frase: Todo papagaio é feio. É o mesmo que dizer: Para qualquer coisa, se essa coisa é um papagaio, então é feia. Sejam P(x) : x é um papagaio e F (x) : x é feia. Simbolicamente: ( x)(p(x) F (x)).

28 Tradução Dica da Gersting: o quantificador universal e o conectivo de implicação quase sempre estão juntos. Poderíamos substituir, neste contexto, ( x)(p(x) F (x)) por ( x)(p(x) F (x))? Não! nem tudo no mundo é papagaio feio!

29 Tradução Dica da Gersting: o quantificador universal e o conectivo de implicação quase sempre estão juntos. Poderíamos substituir, neste contexto, ( x)(p(x) F (x)) por ( x)(p(x) F (x))? Não! nem tudo no mundo é papagaio feio!

30 Tradução Considere a frase: Existe um papagaio feio. É o mesmo que dizer: Existe uma coisa, que é um papagaio e é feia. Sejam P(x) : x é um papagaio e F (x) : x é feia. Simbolicamente: ( x)(p(x) F (x)).

31 Tradução Dica da Gersting: o quantificador existencial e o conectivo quase sempre estão juntos. Poderíamos substituir, neste contexto, ( x)(p(x) F (x)) por ( x)(p(x) F (x))?

32 Tradução Poderíamos substituir, neste contexto, ( x)(p(x) F (x)) por ( x)(p(x) F (x))? O que precisa acontecer para que nosso predicado seja verdade? Se não existirem papagaios é verdade. Mas existem... Então, para ser verdade, se existe um papagaio, ele tem que ser feio. Mas isso não é (sempre) verdade! Então essa tradução está mal feita.

33 Tradução A palavra só é bastante problemática. Sua posição na frase, muda completamente o significado da mesma: Só João ama Maria. João só ama Maria. João ama só Maria.

34 Tradução Reescrevendo: Só João ama Maria. é João. João só ama Maria. amar Maria. João ama só Maria. Maria. Se alguma coisa ama Maria, então essa coisa Se João faz alguma coisa, então essa coisa é Se João ama alguma coisa, então essa coisa é

35 Tradução Prática: Considere: S(x) : x é um estudante, I (x) : x é inteligente, e M(x) : x gosta de música. Escreva predicados bem formados para as seguintes sentenças (o domínio são todas as pessoas): 1 Todos os estudantes são inteligentes. 2 Alguns estudantes inteligentes gostam de música. 3 Todos que gostam de música são estudantes estúpidos. 4 Só estudantes inteligentes gostam de música.

36 GERSTING, Judith L. Mathematical Structures for Computer Science 5th Ed.