Elementi matematičke logike

Predmet matematičke logike je  dokaz. Matematika je strogo deduktivna nauka. To znači da se  u njoj sestavovi izvode iz osnovnih stavova.

 Konstante i promjenljive 
1,3,kvadrat stranice 4 cm su konstante. One određuju određen objekat.
x, y, trougaosu promjenljive (varijable).
Pomoću konstanti i varijabli dobijamo sudove 2x.

 Formule 
Upotrebom relacijskih oznaka i sudova dobijamo formule 2<x.
Za formule u kojima figurišu varijable moramo znati iz kog  su skupa vrijednosti varijabli.

Npr:
  x,y iz  Z

za x=1 i y=-3:  (n)

za x=5 i y=7:    (i)

i.....istinito
n....neistinito

 Predikat ili otvoreni sud  
Predikat ili otvoreni sud je formula u kojoj figurišu varijable i koja postaje sud  istinit ili neistinit kada u njeg uvrstimo vrijednosti varijable iz skupa S na kom je data ta formula.

 (n)

  (i)

   (i)

Vrijednosti varijabli za koje predikat postaje istinit sud nazivamo skupom njenih istinitosti

 Definicija 
Definicija (lat. definitus - određen, razgovetan, jasan) je  određivanje jednog pojma po njegovim svojstvima Ona mora biti jasna i razgovjetna.
Definicija se izriče najbližim srodnim pojmom i pojedinačnim razlikama (prema drugim pojmovima koji također spadaju pod isti srodni pojam); 
Važno je pravilo: - definicija ne smije biti odrična (ne treba određivati šta neki pojam nije nego šta jeste) 
Definicija je ispravna samo onda kada ona sadrži osnovne pojmove ili pojmove koji su ranije definisani.
U definiciji ne smije biti pojmova koji  nisu osnovni ili nisu ranije definisani.
 Definicija matematičkog pojma 
Uvođenje matamatičkog pojma možemo izvesti na različita načine: 
genetički - kad se ukazuje način obrazovanja datog pojma; 
svođenjem datog pojma na pojmove koji su već poznati .
aksiomatski - kad se pojam određuje implicitno u aksiomama (na primer, Tačka, pravai ravan). 
Primeri definicija matematičkog pojma: 
Sferom (trodimenzionalnog Euklidovog prostora) se naziva površ koja nastaje obrtanjem kruga oko njegovog prečnika (ovo je genetička definicija. pojma sfere). Ali se sfera može definisati pomoću pojma geometrijskog mesta tačaka u prostoru ili analitički.
Logaritam broja  za osnovu  se može definisati kao rešenje eksponencijalne funkcije , što se piše: , a može se definisati i kao neko neprekidno rešenje funkcionalne jednačine 

 Logički sudovi 
Matematika svoje rezultate formuliše u logičke sudove (stavove) 
Pri izvođenju stavova moramo poći od početnih stavova. Ove stavove nazivamo aksiomi. 
Sudovi(iskazi) kojima se tačno i sažeto iskazuju rezultati proučavanja u jednoj matematičkoj nauci nazivaju se stavovi.
U nekoj matematičkoj teoriji broj im je mali. Pri izboru aksioma bitno je i poželjno da su saglasni našem iskustvu.i da iskazuju jednostavnije činjenice.
Dijele se na aksiome i teoreme. 
Aksiomi su iskazi ćiju istinitost ne dokazujemo, već ih smatramo istinitim.
Teoreme su izkazi čiju istinitost dokazujemo.
Algebra sudova

Osnovna posobina bilo kog suda  jeste da je  ili tačan ili netačan. Da bi se pravila određivanja istinitosti precizno formalizovala uvedena je dfinicija.
Definicija
Algebra sudova je dvoelementni skup {⊤,⊥} (čitamo te ili ne te), zajedno sa jednom unatrašjom operacijom
 i četiri binarne operacije , ,  i
  koje su definisane sljedećim tablicama.

     ⊤  ⊥  ⊥  ⊤ 

     ⊤  ⊥  ⊥  ⊤ 

   ⊤  ⊥  ⊤   ⊤  ⊥ ⊥   ⊥  ⊥

   ⊤  ⊥  ⊤   ⊤  ⊤ ⊥   ⊤  ⊥

   ⊤  ⊥  ⊤   ⊤  ⊥ ⊥   ⊤  ⊤

   ⊤  ⊥  ⊤   ⊤  ⊥ ⊥   ⊥  ⊤

 Operacije sa sudovima 

 Negacija  
Negacija  iskaza p je iskaz  (nije p)čija je istinitosna vrijednost suprotna o istinitosne vrijednosti iskaza p. Ova operacija je unarna (unus-1)

Neka su date duži a i b takve da je

Negacija negacije nekog suda je sam taj sud.

Iskaz  je istinit ako je P neistinit

Istinite vrijednosti
Negacija jednostavno "obrne" istinitu vrijednost iskaza: ako je iskaz istinit, njegova je negacija neistinita, a ako je neistinit, negacija mu je istinita. Vrijednost cijelog iskaza piše se ispod znaka negacije. Evo i tablice:

     ⊤  ⊥  ⊥  ⊤ 

 Konjukcija sudova 
Konjukcija je binarni veznik.

Konjugacija iskaza p i q je iskaz  . Tačan je ako i samo ako su iskazi p i q istovremeno  tačni.

Tablica istinitosti
   ⊤  ⊥  ⊤   ⊤  ⊥ ⊥   ⊥  ⊥

 Disjunkcija  
Disjunkcija je binarni veznik.

Disjunkcija iskaza p i q  je iskaz p ili q, u označava 
Iskaz  je tačan  ako i samo ako je bar jedan od iskaza p i q tačan, odnosno on je netačan ako i samo ako su oba iskaza netačna.

Tablica istinitosti
| class="wikitable"
|-
!  !! ⊤ !! ⊥ 
|-
| ⊤  || ⊤ || ⊤
|-
| ⊥  || ⊤ || ⊥
|}

 Implikacija 
Implikacija odgovara na  ako ... onda . Označava se znakom  ili  . Tako se rečenica   prevodi sa "Ako su prave a i b paralelne i ako su prave b i c paralelne, onda su prave a i c paralelne. Onda je neistinita onda i samo onda ako je sud P istinit i sud Q neistinit.

Tablica istinitosti

   ⊤  ⊥  ⊤   ⊤  ⊥ ⊥   ⊤  ⊤
 Ekvivalencija 

Ako su tačne implikacije  i . Dobijamo novi sud  koji nazivamo ekvivalencija. To je binarna logička operacija. Ekvivalencija suda P sa sudom Q je s koji je tačan samo onda ako su oba suda istinita ili neistinita. Vrijedi zakon komutacije


Tablica istinitosti

   ⊤  ⊥  ⊤   ⊤  ⊥ ⊥   ⊥  ⊤

Tautologija
U algebri iskaza koriste se zagrade koje označavaju operacije koje se prve izvršavaju. Negacija je operacija najvišeg prioriteta, zatim konjugacija i disjunkcija, koje su međusobno ravnopravne, pa tek onda ekvivalencija i implikacija, koje su, takođe, međusobno ravnopravne.
Iskazne formule su iskazi formirani od drugih iskaza, kao i logičkih operacija i zagrada. Iskazne formule koje su uvijek tačne nazivamo tautologije. Iskazne formule koje su uvijek netačne nazivamo kontradikcije.
Poznatije tautologije

 zakoni komutativnosti

 – zakoni asocijativnosti

 – zakoni  distribucije

 - princip isključenja trećeg
  - princip dvojne negacije

 - pravilo kontrapozicije

 – definicija implikacije

 - modus ponens

 - svođenje na protivrečnost (reductio ad absurdum)

 - deMorganovi zakoni

 - dokaz slučajevima

 - silogizam
 Kvantifikatori
Potrebno je još pomenuti i takozvane kvantifikatore (kvantore). Oni označavaju postojanje nekih elemenata koji imaju određenu osobinu. Postoje dva kvantifikatora:

1.Egzistencijalni kvantifikator  (čita se postoji _ takav da...), označava da postoji bar jedan x takav da ima neku određenu osobinu.

2. Univerzalni kvantifikator  (čita se za svaki _...), označava da svi elementi imaju određenu osobinu.

Često se kvantifikatori upotrebljavaju u ograničenom smislu, tj. upotrebljavamo ih samo za elemente nekog određenog skupa. Tada za te kvantifikatore kažemo da su ograničenog opsega i to beležimo () ili ()

Kvantifikator možemo da negiramo po sledećem pravilu:

Možemo da tumačimo na sljedeći način: Nisu svi x-evi takvi da imaju osobinu A je isto što i da postoji bar jedan x takav da nema osobinu A.

Riječima objašnjeno: Ne postoji x takav da posjeduje osobinu A je isto što i da svaki x nema osobinu A.

Izvor
Elementi matematičke logike

Matematička logika // Departman za matematiku i informatiku Prirodno-matematički fakultet Univerzitet u Novom Sadu //Novi Sad, novembar 2012

Uvod u logiku

Kategorija:Matematička logika

en:Mathematical Logic