Estructura juan c suarez
- 1. UNIVERSIDAD FERMIN TORO ESCUELA DE INGENIERIA CABUDARE ESTADO LARA ESTRUCTURA DISCRETA ASIGNACION 1 JUAN CARLOS SUAREZ NOVIEMBRE 2012
- 2. LOGICA PROPOSICIONAL A mediados del siglo XIX, los matemáticos británicos George Boole y Augustus De Morgan abrieron un nuevo campo a la lógica, hoy conocido como lógica simbólica o moderna, que más tarde fue desarrollada por el matemático Alemán Gottlob Frege y de un modo especial por los matemáticos Británicos Bertrand Russell y Alfred North Whitehead en Principia Matemática 1. El sistema lógico de Russell y Whitehead cubre un espectro mayor para frases enteras y para las conjunciones que las unen, como “o”, “y”, “sí...entonces”. Cuenta con símbolos diferentes para el sujeto lógico y el predicado lógico de una frase; y adjudica símbolos para distinguir las clases, para los miembros de las clases y para las relaciones de la pertenencia a una clase y la inclusión en una clase. También se aleja de la lógica clásica en sus suposiciones de la existencia respecto a las cosas aludidas en sus afirmaciones universales. La afirmación “Todo A es B” significa en lógica moderna que “Si algo es A, entonces es B”; lo que, a diferencia de la lógica tradicional, no significa que todo A existe. Tanto la rama clásica como la moderna implican métodos de lógica deductiva. En cierto sentido, las premisas de una proposición válida contienen la conclusión, y la verdad de la conclusión se deriva la verdad de las premisas. También se han hecho esfuerzos para desarrollar métodos de lógica inductiva como las que sostienen que las premisas conllevan una evidencia para la conclusión, pero la verdad de la conclusión se deduce, sólo con un margen relativo de probabilidad, de la verdad de la evidencia. De Margan y Lukasiewicz también hacen importantes aportaciones a la lógica, De Morgan aporta la denominada inducción matemática y las leyes que llevan su nombre, y Lukasiewicz aporta un árbol de valores y el significado del calculo de predicados; en seguida se describen cada unos de los capítulos que componen este escrito. El capítulo 1 nos habla acerca de los antecedentes históricos del razonamiento, retomando algunos textos de los principales matemáticos y pensadores, mismos que hicieron aportaciones importantes en el campo de la lógica, tales como Aristóteles, Boole, De Morgan y Lukasiewicz. Definiendo de esta manera a la lógica matemática y sus dos principales campos de aplicación (Lógica proposicional y Cálculo de predicados) y desde luego el término de lógica formal dentro de las ciencias de la computación. Capitulo 2 aquí se define el término de lógica proposicional, descripción y explicación de lo que son las proposiciones (simples o compuestas) dando ejemplos de ellas. Principales conectores utilizados en la lógica proposicional para hacer operaciones con proposiciones, según el resultado de las tablas de verdad se definen tres conceptos importantísimos; Tautología, contradicción y contingencia. Breve comentario y enlistado de las principales leyes de la lógica, ejemplificando la simplificación utilizando estas. Las reglas de inferencias con proposiciones, explicando tres 1 Principia Matemática fue un libro desarrollado, que trata como tema a la Lógica Moderna
- 3. principales a grandes rasgos, entre estas tenemos las más comunes que son: Modus Ponens que puede denominársele como encadenamiento hacia adelante, Modus Tollens como el encadenamiento hacia atrás y por último el Mecanismo de resolución que se utiliza para obtener conclusiones compuestas basadas en dos o más reglas. No obstante se dice que el Modus Ponens y el Modus Tollens solo son utilizadas para obtener conclusiones simples. Como última parte de este capítulo se explica con ejemplos la validación de proposiciones usando tablas de verdad así como la demostración automática de teoremas. En forma natural, el ser humano representa el conocimiento simbólicamente: imágenes, lenguaje hablado y lenguaje escrito. Adicionalmente, ha desarrollado otros sistemas de representación del conocimiento: literal, numérico, estadístico, estocástico y lógico. En los organismos biológicos se estima que el conocimiento es almacenado como estructuras complejas de neuronas interconectadas. En las computadoras, el conocimiento se almacena como estructuras simbólicas, pero en forma de estados eléctricos y magnéticos. La lógica proposicional es la más antigua y simple de las formas de lógica. Utilizando una representación primitiva del lenguaje, permite representar y manipular aseveraciones sobre el mundo que nos rodea. La lógica proposicional permite el razonamiento, a través de un mecanismo que primero evalúa sentencias simples y luego sentencias complejas, formadas mediante el uso de conectivos proposicionales, por ejemplo Y (AND), O (OR). Este mecanismo determina la veracidad de una sentencia compleja, analizando los valores de verdad asignados a las sentencias simples que la conforman. La historia de la lógica empieza a marcarse a través de los años, haciendo aportaciones a ella, pensadores muy renombrados por sus hechos. Cabe señalar que en este documento solo se hará referencia a algunos de ellos. Principalmente uno de los más conocidos es Aristóteles, siendo la lógica Aristotélica la base para guiarse y de esta manera continuar haciendo diferentes estudios y pruebas con el fin de confirmar lo estipulado, siendo así como empezarían a descubrir algunas fallas en esta disciplina. Aristóteles se basa básicamente en el Silogismo. Otro pensador y filosofo y que una de las áreas de la lógica lleva su nombre es George Boole con la denomina álgebra de Booleana. Hizo importantes aportaciones a la lógica matemáticas como al álgebra. Por ende el álgebra Booleana es considerada como la base para la construcción del switch telefónico y en lo que es la fabricación de computadoras. Se le atribuye el término de “Inducción matemática” a De Morgan, a él también se le deben las leyes De Morgan, con su estudio descubrió que el álgebra de la lógica natural tiene rutas hacia otros tipos de álgebras. Existieron muchos pensadores y muchas otras aportaciones no sin pensar que no tienen mucha importancia, solo que el fin no es remontarse desde el nacimiento de la lógica hasta la
- 4. denominada lógica moderna. Por último y no menos importante Lukasiewicz, mismo que escribió fragmentos de los principios de la no contradicción, desarrollando un árbol de valores para el calculo proposicional. “La lógica es una ciencia racional no sólo según la forma, sino también según la materia; una ciencia a priori de las leyes necesarias del pensamiento, no con relación a objetos determinados, sino con relación a objetos en general; es, pues una ciencia del recto uso del entendimiento y de la razón en general; no de manera subjetiva, es decir, no según principios empíricos, psicológicos (como piensa el entendimiento), sino de manera objetiva, es decir, según principios a priori (cómo el entendimiento debe pensar)” En Lógica de Emmanuel Kant.
- 5. 1.- INICIOS DEL CALCULO PROPOSICIONAL 1.1. Revisión histórica de los métodos del pensamiento. (Aristóteles, George Boole, Augustus De Morgan y Jan Lukasiewicz.) Aristóteles2 El corazón de la lógica de Aristóteles es el silogismo. La silogística de la argumentación denominada lógica por 2,000 años. En lógica, Aristóteles desarrolló reglas para establecer un razonamiento encadenado que, si se respetaban, no producirían nunca falsas conclusiones si la reflexión partía de premisas verdaderas (reglas validas.) En el razonamiento los nexos básicos eran los silogismos: proposiciones emparejadas que, en su conjunto, proporcionaban una nueva conclusión. El ejemplo más famoso, “Todos los humanos son mortales” y “Todos los griegos son humanos”, se llega a la conclusión válida de que “Todos los griegos son mortales”. La ciencia es el resultado de construir sistemas de razonamiento más complejos. Aristóteles en su lógica, distinguía entre la dialéctica y la analítica; para él, la dialéctica sólo comprueba las opiniones por su consistencia lógica. La analítica, por su parte, trabaja de forma deductiva a partir de principios que descansan sobre la experiencia y una observación precisa. Esto supone una ruptura deliberada con la Academia de Platón, escuela donde la dialéctica era el único método lógico válido, y tan eficaz para aplicarse en la ciencia como en la filosofía. George Boole3 En el año 1854 publicó una investigación de las leyes del pensamiento sobre las cuales son basadas las teorías matemáticas de Lógica y Probabilidad. Boole aproximó la lógica en una nueva dirección reduciéndola a una álgebra simple, incorporando lógica en las matemáticas. Agudizó la analogía entre los símbolos algebraicos y aquellos que representan formas lógicas. Comenzaba el álgebra de la lógica llamada Álgebra Booleana la cual ahora encuentra aplicación en la construcción de computadoras, circuitos eléctricos, etc. El sistema de lógica de Boole es una de las muchas pruebas y paciencia combinada. Esta el proceso simbólico del álgebra, inventado como herramienta de cálculos numéricos, sería competente para expresar cada acto del pensamiento, y proveer la gramática y el diccionario de todo el contenido de los sistemas de lógica, no habría sido creíble hasta probarlo. Cuando Hobbes publicó su “Computación o Lógica” él tenía un remoto reflejo de algunos de los puntos que han sido ubicados en la luz del día por el Sr. Boole. 2 http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/References/Aristotle.html 3 http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/References/Boole.html
- 6. El álgebra Booleana tiene una amplia aplicación en el switch telefónico y en el diseño de computadores modernos. El trabajo de Boole ha llegado a ser como un paso fundamental en la revolución de los computadores hoy en día. Considérense los símbolos de la figura No. 1, utilizándolos podemos decir que Boole pensaba que a una proposición se le podía asignar valores de verdad o falsedad, por ejemplo: Si llueve me mojo P = Sí llueve Q = Me mojo Augustus De Morgan4 En 1838 él definió él termino “inducción matemática” colocando un proceso que ha sido usado sin claridad en una rigurosa base. El termino aparece primero en el artículo de De Morgan (Induction Mathematics) en el Penny Cyclopedia. Que la Penny Cyclopedia publicó a través de la Sociedad de la Difusión Útil del Conocimiento, establecido por el mismo reformador quien fundo London University, y que la Sociedad también publico como un famoso trabajo por De Morgan El calculo integral y diferencial. Reconsidero la pureza simbólica del álgebra natural y fue consciente de la existencia de otras álgebras como álgebras ordinarias. Presenta las leyes De Morgan y su grandiosa contribución es como un reformador de la lógica matemática. De Morgan creo y definió las leyes que llevan su nombre, las cuales son reglas de equivalencia en las que se muestran que dos proposiciones pueden ser lógicamente equivalente, como se muestra a continuación. Leyes de Morgan ~(P∨Q) ⇔ ~P∧~Q ~ (P∧Q) ⇔ ~P∨~Q Jan Lukasiewicz5 Trabajo en lógica matemática, escribió ensayos de los principios de la no contradicción y la excluyo alrededor de 1910, desarrollando un árbol de valores para el calculo proposicional (1917) y trabajo en muchos valores lógicos. Lukasiewicz presento la “notation Polish” la cual permitía escribir expresiones sin ambigüedad en el uso de soportes y su estudio fue de base para el trabajo de Tarski’s. 4 http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/References/De_Morgan.html 5 http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/history/References/Lukasiewics.html
- 7. 1.2. Concepto de la matemática lógica y sus dos principales campos. Cálculo proposicional y cálculo de predicados. La lógica matemática estudia la forma del razonamiento, se considera como una disciplina que por medio de reglas y técnicas determina si un argumento es válido o no. El cálculo proposicional o lógica proposicional, es la ciencia que trata de los principios válidos del razonamiento y la argumentación. El estudio de lógica es el esfuerzo por determinar las condiciones que justifican a una persona para pasar de una proposición dada, llamadas premisas, a una conclusión que se deriva de aquéllas. El calculo de predicados está basado en la idea de que las sentencias realmente expresan relaciones entre objetos, así como también cualidades y atributos de tales objetos. Los objetos pueden ser personas, objetos físicos, o conceptos. 1.3. Significado de la lógica formal en las ciencias de la computación. La lógica matemática es la disciplina que trata los métodos de razonamiento. En un nivel elemental, la lógica proporciona reglas y técnicas para determinar si es o no valido un argumento dado. El razonamiento lógico se emplea en matemáticas para demostrar teoremas; en ciencias de la computación para verificar si son o no correctos los programas. También la lógica tiene participación en la construcción de programas como son los Sistemas Expertos y programas de Inteligencia Artificial en sus diferentes modalidades, que comúnmente se les denominan sistemas basados en reglas. 2.- CALCULO PROPOSICIONAL 2.1.- Principales conceptos El cálculo proposicional6 es también llamado, lógica proposicional, calculo sentencial, álgebra Booleana. El cálculo proposicional, junta dos cálculos de predicados con la constitución de símbolos lógicos. La Lógica Matemática surge como una disciplina matemática cuyo objeto de estudio es la lógica del razonamiento matemático humano (y actualmente también de otras formas de razonamiento.) Requiere de expresar la lógica en términos susceptibles de ser representados y manejados por un computador. La lógica proposicional es la parte de la lógica que estudia las formas en que se relacionan unas proposiciones con otras y, sobre todo, la relación que se da entre las proposiciones que componen un razonamiento.7 Proposiciones 6 Se usa indistintamente el término calculo proposicional o lógica proposicional, para nuestro estudio el significado de los dos términos significa lo mismo 7 Iniciación a la lógica simbólica. José Antonio Arnaz; Pág. 13
- 8. Las proposiciones son definidas, apenas “como un pensamiento completo”. Para nuestro propósito las proposiciones pueden ser tentativamente igual a una sentencia. Las proposiciones son una sentencia declarativa, o reglas las cuales tienen valores de verdad, una proposición puede tener dos valores, verdadero o falso. Pero no ambos (verdadero y falso) y tampoco pueden no tomar ningún valor. Una proposición es un hecho. Los argumentos de las proposiciones son: premisas y conclusiones de una proposición. Las proposiciones son portadoras de veracidad y falsedad. Mientras las proposiciones son expresadas en sentencias, la rama de la lógica se conoce como símbolos lógicos empleando letras de variables minúsculas, o variables de sentencias o variables proposicionales, p, q, r, s,..., para expresar proposiciones. Proposiciones simples o hechos Las siguientes son proposiciones simples las cuales son verdaderas: 1. El cielo es azul 2. La nieve es fría 3. 12*12=144 4. Vicente Fox es el presidente de la Republica Mexicana 5. La Segunda Guerra Mundial duro desde 1939 hasta 1945 Las siguientes proposiciones simples son falsas: 1. Honda hace televisiones 2. El General Fidel Castro es un Demócrata 3. 8+99=231 4. Los Insectos crean su comida a través de fotosíntesis 5. Atenas es la capital de Italia Las siguientes son proposiciones no validas: 1. Él es un vendedor-> Esta no es una proposición porque “Él” no esta definido. Como un resultado no hay manera de verificar la sentencia y asignarle un valor de verdad. 2. Esta declaración es una mentira-> No es una proposición porque “Esta” no esta definida como una declaración. No hay referencia y como en otros ejemplos no podemos asignar un valor de verdadero o falso a la declaración. 3. Las cosas buenas vienen en pequeños paquetes - > Este tipo de declaración expresa una idea subjetiva o concepto el cual no puede ser verificado en términos de verdadero o falso.
- 9. 4. La verdad es que no hay verdad-> Esta es también un valor de hecho y expresa un concepto filosófico el cual no es verificable. 5. Dios es bueno-> Este es un valor de hecho y expresa una ética, idea religiosa o dogma. No es una proposición. 6. ¿Por que el Soccer no es más popular que el Básquetbol en Estados Unidos?-> Esta no es una declaración. Simplemente hace una pregunta. 7. 12 + x = 16-> No es una proposición porque “x” es una variable indefinida, al menos que a x se le asignen valores, hasta entonces se puede verificar el valor de verdad o falsedad de la proposición. 8. Al Pacino era un buen actor-> No es una proposición. Esta sentencia expresa una opinión; es subjetivo.