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Grado en Matemáticas

Lógica proposicional y equivalencias

Vamos a separar lo que afirma una frase, cuándo es verdadera y qué podemos deducir de ella. Empezaremos con afirmaciones pequeñas y situaciones concretas. Después construiremos tablas sin saltar columnas y aprenderemos a justificar equivalencias. Las letras serán nombres de afirmaciones: aquí no representan números que tengamos que sumar.

1. Una proposición afirma algo que puede ser verdadero o falso

«El número 12 es par» afirma algo. Podemos decidir si esa afirmación es verdadera o falsa: es una proposición. Que una frase sea falsa no impide que sea una proposición.

Una pregunta pide información y una orden pide una acción. Ninguna de las dos afirma por sí misma un hecho al que asignemos verdadero o falso. Trabajaremos en lógica clásica: cada proposición tiene uno de esos dos valores, aunque todavía no sepamos cuál.

El contexto debe estar fijado. «Esta ficha es azul» necesita que sepamos qué ficha estamos señalando. También hay expresiones que dejan una variable libre; antes de asignarles un valor hay que decir a qué se refiere esa variable.

Una verdadera y una falsa

Clasifica «12 es par» y «12 es menor que 5».

  1. Leemos lo que se afirma

    La primera asegura que 12 se divide entre 2 sin resto. La segunda compara dos números concretos.

  2. Asignamos un valor a cada afirmación

    12=2·6, así que la primera es verdadera.

    12 no es menor que 5, así que la segunda es falsa.

Resultado

Las dos son proposiciones; sus valores son verdadero y falso.

Lo comprobamos

No confundimos «es proposición» con «es verdadera».

Preguntar o mandar no es afirmar

¿Son proposiciones «¿cuántas fichas hay?» y «coloca una ficha»?

  1. Identificamos la tarea de cada frase

    La primera pregunta una cantidad. La segunda ordena una acción.

  2. Buscamos una afirmación concreta

    Ninguna asegura una cantidad ni que una acción ya se haya realizado. No les asignamos V o F como están escritas.

Resultado

Ninguna de las dos es una proposición.

Lo comprobamos

«Hay cuatro fichas» sí sería una afirmación, con independencia de que resulte cierta o falsa.

Una variable que todavía no tiene valor

La expresión x>5 aparece sin decir cuánto vale x. ¿Podemos asignarle ya V o F?

  1. Probamos dos elecciones

    Con x=8 queda 8>5, verdadera.
    Con x=2 queda 2>5, falsa.
  2. Precisamos qué falta

    El valor depende de x. Es una condición sobre una variable; al fijar x obtenemos una proposición concreta.

Resultado

Falta fijar x o indicar una afirmación que la cuantifique.

Lo comprobamos

No asignamos a toda la condición el resultado de una sola elección favorable.

2. V y F son valores; p y q son nombres

Abreviamos verdadero con V y falso con F. Damos nombres cortos a las afirmaciones: p puede significar «la ficha es azul» y q, «la ficha es redonda». Durante un mismo ejercicio, esos nombres conservan su significado.

Una asignación indica qué valor toma cada letra. Escribir p=V no quiere decir que la letra sea un número: dice que la afirmación representada por p es verdadera en el caso que estudiamos.

Cuando construimos una tabla formal, consideramos todas las asignaciones posibles. Si unas afirmaciones concretas están relacionadas, puede que su interpretación no realice todas las filas; las reglas de los conectores siguen definidas para cada fila.

Dos características que se revisan por separado

Una ficha es azul y cuadrada. Usa p: «es azul» y q: «es redonda».

  1. Revisamos p

    La ficha sí es azul, por lo que p=V.
  2. Revisamos q sin cambiar su significado

    Es cuadrada, no redonda.

    Por tanto q=F.

    No cambiamos q por «es cuadrada» para hacerla verdadera.

Resultado

La asignación es p=V, q=F.

Lo comprobamos

Ambas letras describen la misma ficha, pero afirman características distintas.

Un nombre puede usarse varias veces

Si p es falsa, ¿tienen valores diferentes las dos apariciones de p en p y p?

  1. Mantenemos la misma asignación

    Las dos apariciones se refieren a la misma afirmación p, en el mismo caso.

  2. Reutilizamos su valor

    Si p=F, ambas apariciones tienen valor F.

    Repetir una letra no crea una afirmación independiente.

Resultado

Las dos apariciones valen F.

Lo comprobamos

Al enumerar casos contaremos letras distintas, no cuántas veces se escriben.

3. Negar es cambiar exactamente verdadero por falso

La negación de p se escribe ¬p y se lee «no p» o «no es cierto que p». Si p es verdadera, ¬p es falsa. Si p es falsa, ¬p es verdadera. La negación actúa sobre una afirmación; por eso es un conector unario.

Negar una condición debe incluir todos los casos que la hacen falsa. Para un número real x, negar x>5 da x≤5: también hay que incluir el 5.

El símbolo ≤ significa «menor o igual que».

Dos negaciones seguidas recuperan el valor original. Si primero cambiamos V por F y después F por V, volvemos a V; empezando por F ocurre lo mismo. Escribimos ¬¬p≡p. El símbolo ≡ significa que las dos fórmulas tienen el mismo valor en todos los casos; más adelante aprenderemos a comprobar esa equivalencia con una tabla.

Negamos una característica

p significa «la ficha es azul». La ficha es roja. Evalúa p y ¬p.

  1. Evaluamos la afirmación original

    La ficha no es azul, así que p=F.
  2. Cambiamos el valor al negar

    «No es cierto que la ficha sea azul» es verdadero.

    Por eso ¬p=V.
Resultado

p=F y ¬p=V.

Lo comprobamos

La negación no dice qué otro color tiene: solo descarta que sea azul.

El valor de la frontera importa

Niega x>5 para x real y comprueba el caso x=5.

El caso de igualdad pertenece a la negación
x > 55Su negación: x ≤ 55
La afirmación x>5 deja abierto el extremo5 y admite las entradas a su derecha. Su negación x≤5 incluye el5 y admite las entradas a su izquierda. Entre las dos cubren exactamente todos los reales, sin compartir ninguno.
  1. Enumeramos los casos que fallan

    x>5 es falsa cuando x es menor que 5 y también cuando es igual a 5.

  2. Reunimos esos dos casos

    Los escribimos como x≤5.
    Si usáramos solo x<5, olvidaríamos la igualdad.
Resultado

La negación es x≤5.

Lo comprobamos

En x=5, la original 5>5 es falsa y la negación 5≤5 es verdadera.

Negar dos veces

Si p es verdadera, evalúa ¬p y después ¬¬p. Repite empezando con p falsa.

  1. Empezamos con V

    p=V produce ¬p=F y ¬¬p=V.
  2. Empezamos con F

    p=F produce ¬p=V y ¬¬p=F.

    En ambos casos recuperamos el primer valor.

Resultado

¬¬p tiene siempre el mismo valor que p.

Lo comprobamos

Hemos comprobado las dos posibilidades de una letra, así que no queda otra fila por estudiar.

4. La conjunción «y» exige las dos condiciones

Conservamos p: «la ficha es azul» y q: «la ficha es redonda». La afirmación «la ficha es azul y redonda» exige ambas características. Se escribe p∧q; el símbolo ∧ significa «y».

La conjunción solo es verdadera cuando sus dos partes son verdaderas. Si falla cualquiera, la afirmación completa es falsa. Revisamos las partes antes de decidir el valor del conjunto.

Solo se cumple una parte

Una ficha azul es cuadrada. ¿Es verdad que es azul y redonda?

  1. Separamos las dos afirmaciones

    Es azul: p=V.
    Es redonda: q=F.
  2. Aplicamos lo que pide «y»

    Para p∧q necesitábamos ambas. La segunda falla, por lo que la conjunción es falsa.

Resultado

p∧q=F.

Lo comprobamos

Que una parte sea verdadera no basta para una afirmación que exige las dos.

Recorremos las cuatro combinaciones

Calcula p∧q en VV, VF, FV y FF.

Cuatro casos, sin saltarnos ninguno
p ∧ qq: Vq: Fp: Vp: FVFFF
Filas p verdadera y falsa; columnas q verdadera y falsa. Para p ∧ q, los resultados en orden VV, VF, FV, FF son V, F, F, F.
  1. El caso que cumple las dos

    En VV, ambas partes son verdaderas: el resultado es V.

  2. Los casos donde falla alguna

    En VF falla q; en FV falla p; en FF fallan las dos. Los tres resultados son F.

Resultado

La columna de p∧q es V, F, F, F.

Lo comprobamos

El dibujo cruza cada valor de p con cada valor de q: cuatro casos en total.

5. La disyunción «o» admite una parte o las dos

p∨q se lee «p o q». En lógica proposicional, esta «o» es inclusiva: basta que una parte sea verdadera y también permite que lo sean ambas. Solo es falsa cuando ambas partes son falsas.

En lenguaje cotidiano algunas elecciones usan una «o» exclusiva, que pide una opción pero no las dos. Debemos distinguir ese significado de ∨. Si queremos excluir el caso en que ocurren ambas, añadiremos expresamente esa condición.

Una ficha que cumple ambas

Una ficha es azul y redonda. Evalúa «es azul o redonda».

  1. Identificamos los valores

    p=V y q=V.
  2. Aplicamos la «o» inclusiva

    La afirmación admite que se cumpla una o ambas. Cumplir las dos también la hace verdadera.

Resultado

p∨q=V.

Lo comprobamos

No descartamos VV a menos que el enunciado diga «una de las dos, pero no ambas».

El único fallo de la «o»

Una ficha es roja y cuadrada. Usa las mismas p y q.

Cuatro casos, sin saltarnos ninguno
p ∨ qq: Vq: Fp: Vp: FVVVF
Filas p verdadera y falsa; columnas q verdadera y falsa. Para p ∨ q, los resultados en orden VV, VF, FV, FF son V, V, V, F.
  1. Revisamos ambas partes

    No es azul: p=F.
    No es redonda: q=F.
  2. Buscamos alguna condición cumplida

    No hay ninguna parte verdadera. Por eso la disyunción completa es falsa.

Resultado

p∨q=F.

Lo comprobamos

La columna completa en VV, VF, FV, FF es V, V, V, F.

Expresar «una, pero no las dos»

Escribe una fórmula que sea verdadera con VF o FV, pero no con VV ni FF.

  1. Pedimos al menos una

    p∨q descarta FF y conserva los otros tres casos.

  2. Excluimos que se cumplan ambas

    ¬(p∧q) descarta VV. Al exigir las dos condiciones mediante ∧, quedan exactamente VF y FV.

Resultado

(p∨q)∧¬(p∧q).

Lo comprobamos

Con VF, la «o» es V y la negación del «y» también es V; con VV, esa segunda parte es F.

6. «Si p, entonces q» tiene un único tipo de fallo

La implicación p⇒q se lee «si p, entonces q». p es el antecedente y q la conclusión.

La regla exige que cuando p sea verdadera, q también lo sea. Falla precisamente con p verdadera y q falsa.

Si p es falsa, no aparece ese incumplimiento: la implicación material se considera verdadera tanto si q es verdadera como si es falsa. Eso no afirma una causa ni que p tenga que ocurrir.

Conviene separar una implicación para un caso concreto y la afirmación de que esa implicación se cumple para todos los casos de un conjunto. Una fila puede evaluar la fórmula; demostrar una regla general exige cubrir todos los casos pertinentes.

Encontrar el fallo de una regla

Para un entero n, considera p: «n es múltiplo de 6» y q: «n es par». ¿Qué tipo de número haría falsa p⇒q?

  1. Pedimos el antecedente verdadero

    n tendría que ser múltiplo de 6.

  2. Pedimos la conclusión falsa

    Además tendría que no ser par. Las dos condiciones juntas describen el único tipo de fallo.

  3. Revisamos esta regla concreta

    Si n=6k con k entero, entonces n=2(3k) es par.

    Ese fallo no ocurre para ningún entero.

Resultado

La implicación es verdadera para todos los enteros en esta interpretación.

Lo comprobamos

La definición de múltiplo aporta una razón general; probar solo n=6 y n=12 no bastaría.

Antecedente falso no es una conclusión falsa

Con esas mismas p y q, evalúa p⇒q para n=4 y para n=5.

Cuatro casos, sin saltarnos ninguno
p ⇒ qq: Vq: Fp: Vp: FVFVV
Filas p verdadera y falsa; columnas q verdadera y falsa. Para p ⇒ q, los resultados en orden VV, VF, FV, FF son V, F, V, V.
  1. El número 4

    No es múltiplo de 6, pero sí es par: p=F y q=V.

    La implicación vale V.

  2. El número 5

    No es múltiplo de 6 y tampoco es par: p=F y q=F.

    La implicación también vale V.

Resultado

Los dos casos hacen verdadera la implicación.

Lo comprobamos

Ninguno presenta antecedente V y conclusión F.

Una asignación formal que sí la hace falsa

Ahora p y q son letras cualesquiera, con p=V y q=F. Evalúa p⇒q.

  1. No cambiamos los datos de la fila

    El antecedente es V y la conclusión es F.

  2. Aplicamos la definición del conector

    Esta es exactamente la combinación que hace falsa una implicación material.

Resultado

p⇒q=F.

Lo comprobamos

Aunque una interpretación particular no realice esa fila, el conector formal sí tiene definido su resultado.

7. «Si y solo si» exige las dos direcciones

p⇔q se lee «p si y solo si q».

Exige a la vez p⇒q y q⇒p.
Por eso equivale a (p⇒q)∧(q⇒p).

El bicondicional es verdadero cuando las dos partes tienen el mismo valor: VV o FF. Es falso cuando una es verdadera y la otra falsa. Que una fila del bicondicional sea verdadera no demuestra que p y q sean equivalentes en todas las filas.

Coincidir en falso también es coincidir

Calcula p⇔q para p=F y q=F.

Cuatro casos, sin saltarnos ninguno
p ⇔ qq: Vq: Fp: Vp: FVFFV
Filas p verdadera y falsa; columnas q verdadera y falsa. Para p ⇔ q, los resultados en orden VV, VF, FV, FF son V, F, F, V.
  1. Evaluamos la ida

    p⇒q es F⇒F, que vale V.
  2. Evaluamos la vuelta

    q⇒p también es F⇒F y vale V.

    Su conjunción es V.

Resultado

F⇔F vale V.

Lo comprobamos

El bicondicional compara valores; no exige que ambos sean verdaderos.

Una dirección puede cumplirse sin la otra

Calcula p⇔q para p=F y q=V.

  1. La primera dirección

    p⇒q es F⇒V y vale V.
  2. La dirección contraria

    q⇒p es V⇒F y vale F.

    Para el bicondicional necesitábamos las dos.

Resultado

p⇔q=F.

Lo comprobamos

Una única implicación verdadera no demuestra el «si y solo si».

8. Construir una tabla es enumerar todos los casos

Cada letra distinta puede recibir dos valores. Para p hay dos casos: V y F. Para p y q hay dos elecciones para la primera y dos para la segunda: 2·2=4 asignaciones.

Usaremos el orden VV, VF, FV, FF. En p escribimos V,V,F,F; en q alternamos V,F,V,F. Así cada pareja aparece una vez. La fila de cabeceras no cuenta como una asignación.

Con n letras distintas hay 2ⁿ asignaciones. Repetir una letra no aumenta n: todas sus apariciones reciben el mismo valor dentro de una fila.

Dos elecciones sucesivas

Enumera todas las asignaciones de p y q.

Dos elecciones por letra producen cuatro casos
Elegimos p y después qpVFVVVFFVFF
Cada rama fija primero el valor de p y después el de q. Las hojas VV,VF,FV,FF son las cuatro asignaciones distintas. Repetir p en una fórmula no crea una elección nueva.
  1. Fijamos primero p=V

    q puede ser V o F. Obtenemos VV y VF.

  2. Fijamos después p=F

    q vuelve a tener dos elecciones. Obtenemos FV y FF.

Resultado

VV, VF, FV y FF: cuatro filas de datos.

Lo comprobamos

Cada hoja del árbol es una pareja diferente; no falta ninguna ni se repite otra.

Contar letras, no apariciones

¿Cuántas filas necesitan p∧p y (p∧q)∨(p∧q)?

  1. La primera fórmula

    Solo aparece una letra distinta: p.

    Necesita 2¹=2 asignaciones.
  2. La segunda fórmula

    Aunque hay cuatro apariciones de letras, solo hay dos distintas: p y q.

    Necesita 2²=4 asignaciones.
Resultado

Dos filas para p∧p y cuatro para (p∧q)∨(p∧q).

Lo comprobamos

Si una fila asigna V a p, todas las apariciones de p en esa fila son V.

Añadir una tercera letra

¿Cuántas asignaciones hay para p, q y r? Escribe las cuatro que empiezan por p=V.

  1. Combinamos las tres elecciones

    Hay 2·2·2=8 asignaciones en total.
  2. Fijamos la primera y variamos las otras

    Con p=V, las posibilidades de q,r son VV,VF,FV,FF.

    Escribimos VVV,VVF,VFV,VFF.

Resultado

Ocho filas; las cuatro restantes empiezan por p=F.

Lo comprobamos

Para cada una de las cuatro parejas q,r existe una fila con p=V y otra con p=F.

9. Los paréntesis indican qué grupo recibe cada operación

En ¬(p∨q), negamos la disyunción completa. En ¬p∨q, solo negamos p y después hacemos la disyunción con q. Son estructuras distintas, aunque usen las mismas letras y símbolos.

Para empezar, escribiremos los paréntesis necesarios y calcularemos las partes de dentro hacia fuera. Una columna intermedia guarda el valor de una subfórmula, como p∨q, para reutilizarlo sin mezclarlo con el de una letra.

Mover la negación cambia el significado

Compara ¬(p∨q) y ¬p∨q para p=V y q=V.

  1. Negamos el grupo completo

    p∨q=V.
    Al negar ese resultado, ¬(p∨q)=F.
  2. Negamos únicamente p

    ¬p=F.

    Después ¬p∨q es F∨V, que vale V.

Resultado

La primera vale F y la segunda V.

Lo comprobamos

Una sola fila con resultados diferentes demuestra que no son equivalentes.

Seguir un árbol de operaciones

Evalúa ¬(p∨q)∧r para p=F, q=F y r=V.

Calculamos desde los grupos interiores
¬(p∨q) ∧ r∧¬rp∨qLa negación cubresolo el grupo p∨q.
La fórmula ¬(p∨q)∧r combina dos partes: la negación del grupo p∨q y la proposición r. Primero se calcula p∨q, después su negación y finalmente la conjunción con r.
  1. Resolvemos el grupo interior

    p∨q es F∨F: vale F.

  2. Aplicamos la negación a esa salida

    ¬(p∨q)=V.
  3. Hacemos la operación exterior

    El resultado anterior se combina con r mediante ∧.

    V∧V=V.
Resultado

La fórmula completa vale V.

Lo comprobamos

r no está dentro de la negación: no hemos cambiado su valor.

10. Una tabla completa se construye columna a columna

Antes de calcular, identificamos las letras y las subfórmulas. Después escribimos todas las asignaciones. Cada columna nueva combina valores de columnas ya calculadas, en la misma fila.

Separamos el cálculo de cada columna y la comparación final. Así podremos localizar si un error vino de una negación, de elegir columnas incorrectas o de aplicar mal el conector.

Dos operaciones antes de una conjunción final

Construye la tabla de (¬p∨q)∧p.

Cada resultado depende de columnas anteriores
pq¬p¬p∨q(¬p∨q)∧p
VVFVV
VFFFF
FVVVF
FFVVF
  1. Fijamos las cuatro asignaciones

    Usamos VV,VF,FV,FF. La columna p es V,V,F,F y la columna q es V,F,V,F.

  2. Negamos p

    La columna ¬p es F,F,V,V.

  3. Hacemos la disyunción intermedia

    Combinamos ¬p con q: F∨V=V; F∨F=F; V∨V=V; V∨F=V.
  4. Usamos esa salida y la columna p

    La conjunción final da V∧V=V; F∧V=F; V∧F=F; V∧F=F.
Resultado

La columna final es V,F,F,F.

Lo comprobamos

La última operación usa ¬p∨q y p; no sustituimos la columna p por ¬p.

Dos implicaciones unidas

Construye la columna final de (p⇒q)∧(q⇒p).

El bicondicional reúne las dos direcciones
pqp⇒qq⇒pAmbas
VVVVV
VFFVF
FVVFF
FFVVV
  1. Calculamos la ida

    En VV,VF,FV,FF, p⇒q da V,F,V,V.
  2. Calculamos la vuelta sin intercambiar filas

    q⇒p da V,V,F,V.

    En cada fila seguimos usando el mismo p y el mismo q.

  3. Exigimos ambas

    La conjunción de las dos columnas da V,F,F,V.

Resultado

La columna final es V,F,F,V: coincide con p⇔q.

Lo comprobamos

En FF las dos implicaciones son V. Por eso la conjunción final también es V.

11. Dos fórmulas equivalentes coinciden en todas las filas

Escribimos A≡B cuando las fórmulas A y B tienen el mismo valor en todas las asignaciones de sus letras. A y B son aquí nombres de fórmulas completas, no nuevas letras con valores independientes.

Para demostrar equivalencia mediante tabla, comparamos las columnas completas usando el mismo orden de filas. Para refutarla basta encontrar una asignación donde difieran.

El símbolo ≡ expresa esa relación entre fórmulas. El conector ⇔, en cambio, forma otra fórmula que evaluamos fila a fila. A≡B significa precisamente que A⇔B resulta verdadera en todas las filas.

Reescribir una implicación

Compara p⇒q con ¬p∨q.

  1. Calculamos la primera columna

    p⇒q vale V,F,V,V en VV,VF,FV,FF.
  2. Calculamos la segunda

    ¬p vale F,F,V,V. Su disyunción con q da V,F,V,V.

  3. Comparamos todos los casos

    Las columnas coinciden en las cuatro filas. No nos basamos solo en un ejemplo numérico.

Resultado

p⇒q≡¬p∨q.

Lo comprobamos

Con p falsa, ¬p ya hace verdadera la disyunción. Con p verdadera, el resultado depende de q.

Un caso favorable no demuestra equivalencia

¿Son equivalentes p∧q y p∨q?

  1. Una coincidencia inicial

    En VV ambas valen V. Ese caso solo muestra una coincidencia.

  2. Buscamos una diferencia

    En VF, p∧q=F y p∨q=V.

    Ya tenemos una fila que las distingue.

Resultado

No son equivalentes.

Lo comprobamos

No hace falta terminar otra tabla para refutar una equivalencia si ya encontramos una diferencia.

La tabla anterior permite una simplificación

Compara (¬p∨q)∧p con p∧q.

  1. Recuperamos la columna ya calculada

    La tabla del apartado anterior dio V,F,F,F para (¬p∨q)∧p.

  2. Calculamos la conjunción simple

    p∧q también da V,F,F,F en el mismo orden de asignaciones.

Resultado

(¬p∨q)∧p≡p∧q.

Lo comprobamos

El hecho de que las fórmulas tengan diferente longitud no afecta a la equivalencia de sus valores.

12. De Morgan: negar un grupo cambia la condición que exigimos

«No se cumplen p y q a la vez» permite que falle p, que falle q o que fallen ambas. Es ¬(p∧q), y equivale a ¬p∨¬q.

«No se cumple p o q» significa que no se cumple ninguna: deben fallar las dos. Es ¬(p∨q), y equivale a ¬p∧¬q. Estas son las dos leyes de De Morgan.

No quitamos los paréntesis dejando todo igual. Cambiamos ∧ por ∨, o ∨ por ∧, y negamos cada parte. Las equivalencias se justifican por sus valores, no por la forma del dibujo.

No tener ambas características no es no tener ninguna

Una ficha es azul y cuadrada. Evalúa ¬(p∧q), con p: azul y q: redonda.

  1. La conjunción original falla

    p=V y q=F, por lo que p∧q=F.

    Su negación es V.

  2. Leemos la forma equivalente

    ¬p=F y ¬q=V.

    Con ∨ basta que una parte sea verdadera: ¬p∨¬q=V.

Resultado

¬(p∧q) es verdadera aunque la ficha sí sea azul.

Lo comprobamos

Negar que tenga ambas características no exige perderlas ambas.

Verificar la negación de una disyunción

Compara ¬(p∨q) y ¬p∧¬q en todas las filas.

Dos maneras de exigir que fallen ambas
pq¬(p∨q)¬p∧¬q
VVFF
VFFF
FVFF
FFVV
  1. Negamos la columna de la disyunción

    p∨q da V,V,V,F; por tanto ¬(p∨q) da F,F,F,V.

  2. Exigimos las dos negaciones

    ¬p y ¬q son ambas verdaderas solamente en FF. Su conjunción da F,F,F,V.

Resultado

¬(p∨q)≡¬p∧¬q.

Lo comprobamos

Los resultados coinciden en las cuatro asignaciones.

Negar un intervalo como dos condiciones

Para x real, niega «x>1 y x<4».

  1. Identificamos las dos partes

    p es x>1 y q es x<4.

    La afirmación exige ambas.

  2. Negamos cada condición y cambiamos «y» por «o»

    ¬p es x≤1. ¬q es x≥4.

    La negación completa admite cualquiera de esas dos zonas.

Resultado

x≤1 o x≥4.

Lo comprobamos

x=1 y x=4 hacen falsa la afirmación original y deben incluirse en su negación.

13. Recíproca, inversa y contraposición cambian cosas distintas

Partimos de p⇒q.
Su recíproca intercambia las dos partes: q⇒p.

Su inversa niega las dos sin intercambiarlas: ¬p⇒¬q.

Su contraposición intercambia y niega: ¬q⇒¬p.

La contraposición es equivalente a la original. La recíproca y la inversa son equivalentes entre sí, pero en general no equivalen a la original. La negación de una implicación será otra operación diferente, que veremos después.

Un regreso que falla

Partimos de «si un entero es múltiplo de 6, entonces es par». ¿Vale siempre su recíproca?

Una fila basta para mostrar que el regreso falla
Número elegido: 4p: «es múltiplo de 6» → Fq: «es par» → Vp⇒q: F⇒V → Vq⇒p: V⇒F → F
Si p significa divisible entre6 y q significa par, el número4 hace p falsa y q verdadera. En esa fila p⇒q es verdadera y q⇒p falsa: no son fórmulas equivalentes.
  1. Intercambiamos antecedente y conclusión

    La recíproca afirma «si un entero es par, entonces es múltiplo de 6».

  2. Buscamos un contraejemplo

    4 es par, pero no es múltiplo de 6. Hace verdadero el antecedente de la recíproca y falsa su conclusión.

Resultado

La recíproca no vale para todos los enteros.

Lo comprobamos

La original sí se justifica con n=6k=2(3k). La verdad de una dirección no asegura la otra.

Contraponer conserva la regla

Escribe la contraposición de «múltiplo de 6 ⇒ par».

  1. Intercambiamos las partes

    Empezamos por la conclusión original, «es par».

  2. Negamos ambas

    Queda «si no es par, entonces no es múltiplo de 6».

  3. Reconocemos el mismo posible fallo

    Si apareciera un número no par que sí fuera múltiplo de 6, también habría un múltiplo de 6 no par que refutase la original.

Resultado

«No par ⇒ no múltiplo de 6».

Lo comprobamos

Ambas reglas descartan exactamente los mismos contraejemplos.

Negar ambas partes sin intercambiarlas no basta

Evalúa la original p⇒q y su inversa ¬p⇒¬q cuando p=F y q=V.

  1. La original

    F⇒V vale V.
  2. La inversa

    ¬p=V y ¬q=F.
    Su implicación V⇒F vale F.
Resultado

Una vale V y la otra F: no son equivalentes en general.

Lo comprobamos

La diferencia aparece en la misma asignación usada para distinguir la recíproca.

14. Negar una implicación es describir su único fallo

La implicación p⇒q falla únicamente cuando p es verdadera y q falsa. Por tanto su negación es p∧¬q. Conservamos el antecedente y negamos la conclusión, unidos mediante «y».

Podemos justificarlo también con la equivalencia p⇒q≡¬p∨q.

Al negarla, De Morgan da ¬¬p∧¬q, y la doble negación recupera p∧¬q.

Si p y q son desigualdades sobre un número, primero escribimos esa estructura lógica y después resolvemos las dos condiciones numéricas simultáneas.

Conservar una condición y negar la otra

Para x real, niega «x>2 implica x>5». Describe los valores donde la implicación falla.

  1. Identificamos la estructura

    p es x>2 y q es x>5.

    La negación pide p y no q.

  2. Traducimos sin perder la igualdad

    Queda x>2 y x≤5.
    Las dos condiciones se reúnen como 2<x≤5.
Resultado

La negación es 2<x≤5.

Lo comprobamos

x=3 hace verdadera la primera condición y falsa la segunda; x=5 también es un fallo de la implicación original.

Una fila que satisface la negación

Con p=V y q=F, compara p⇒q y p∧¬q. Después cambia a p=F y q=F.

  1. Primera asignación

    V⇒F es F.
    Como ¬q=V, p∧¬q es V∧V=V.
  2. Segunda asignación

    F⇒F es V.
    Aunque ¬q=V, p∧¬q es F∧V=F.
Resultado

La negación cambia el valor de la implicación en ambos casos.

Lo comprobamos

No basta negar q: cuando p es F, la implicación no falla.

15. Clasificar la columna completa

Una tautología es una fórmula verdadera en todas las asignaciones. Una contradicción es falsa en todas. Una contingencia tiene al menos una fila verdadera y al menos una falsa.

Estas palabras describen la columna completa, no un único caso. Una proposición que resulta verdadera al mirar un objeto concreto no se convierte por eso en una tautología formal.

Siempre verdadera

Clasifica p∨¬p.

  1. Si p es V

    ¬p es F. La disyunción V∨F vale V.

  2. Si p es F

    ¬p es V. La disyunción F∨V también vale V.

Resultado

Es una tautología.

Lo comprobamos

Hemos agotado las dos asignaciones de su única letra.

Siempre falsa

Clasifica p∧¬p.

  1. Si p es V

    La conjunción es V∧F: vale F.

  2. Si p es F

    La conjunción es F∧V: también vale F.

Resultado

Es una contradicción.

Lo comprobamos

La misma afirmación y su negación no pueden ser ambas verdaderas en lógica clásica.

A veces verdadera y a veces falsa

Clasifica p∨q.

  1. Encontramos una fila verdadera

    Con p=V y q=F, la disyunción vale V.
  2. Encontramos una fila falsa

    Con p=F y q=F, vale F.

    Ya aparecen ambos valores.

Resultado

Es una contingencia.

Lo comprobamos

Estas dos filas bastan para descartar tanto «siempre V» como «siempre F».

16. Un razonamiento válido conserva la verdad de las premisas

Un argumento parte de unas afirmaciones llamadas premisas y propone una conclusión. Es válido si no existe una asignación donde todas las premisas sean verdaderas y la conclusión falsa.

Una conclusión verdadera por casualidad no demuestra que el argumento sea válido. Tampoco una premisa falsa refuta por sí sola la validez de una forma de razonamiento: buscamos el caso específico «todas las premisas V, conclusión F».

La tabla es un método finito para revisar la forma de un argumento proposicional. Cuando utilizamos hechos matemáticos adicionales, debemos indicarlos; no los introducimos como si vinieran dados por las letras.

Afirmar el antecedente permite concluir

Premisas: p⇒q y p. Conclusión: q. ¿Es válida esta forma?

  1. Solo revisamos las filas con ambas premisas V

    La segunda premisa obliga a p=V.
  2. Aplicamos la primera premisa

    Con p=V, para que p⇒q sea V necesitamos q=V.

    No puede darse conclusión F con ambas premisas V.

Resultado

La forma es válida; se llama modus ponens.

Lo comprobamos

Si q fuera F, la primera premisa sería falsa y ya no tendríamos el caso que intentaría refutarla.

Afirmar la conclusión no recupera el antecedente

Premisas: p⇒q y q. Conclusión: p. Busca si existe un fallo.

  1. Probamos p=F y q=V

    La primera premisa F⇒V vale V.

    La segunda premisa q también vale V.

  2. Revisamos la conclusión propuesta

    p vale F. Hemos encontrado todas las premisas V con la conclusión F.

Resultado

Es una forma inválida; la fila FV es un contraejemplo.

Lo comprobamos

La misma fila explica por qué no podemos deducir la recíproca a partir de una implicación.

Negar la conclusión permite negar el antecedente

Premisas: p⇒q y ¬q. Conclusión: ¬p. Justifica su validez.

  1. Leemos la segunda premisa

    ¬q=V exige q=F.
  2. La primera descarta p=V

    Si p fuera V tendríamos V⇒F, una primera premisa falsa. Para que las dos premisas sean V, p debe ser F.

  3. Evaluamos la conclusión

    Con p=F, ¬p=V.

    No aparece una fila que refute la forma.

Resultado

La forma es válida; se llama modus tollens.

Lo comprobamos

Usa la misma idea que la contraposición, conservando explícitas las dos premisas.

Ahora lo resolvemos de principio a fin.

EJEMPLO RESUELTO 1

Negar una condición con números

En los números reales, niega «x > 0 implica x² > 1». Describe todos los valores que cumplen la negación y comprueba un caso.

  1. Identificamos las dos afirmaciones

    p es x>0 y q es x²>1.

    Buscamos precisamente los valores de x donde la implicación falla.

  2. Negamos la estructura lógica

    ¬(p⇒q) equivale a p∧¬q.
    Conservamos x>0 y negamos únicamente la condición x²>1.
  3. Incluimos la frontera al negar la desigualdad

    La negación de x²>1 es x²≤1, no x²<1.
    Cuando x²=1 la conclusión original ya es falsa.
  4. Describimos las entradas que cumplen el cuadrado

    x²≤1 equivale a −1≤x≤1: son los reales cuya distancia al cero no supera uno.

  5. Exigimos las dos condiciones a la vez

    La condición x>0 elimina el cero y los negativos de ese intervalo.

    Queda 0<x≤1.
  6. Comprobamos un interior y los extremos

    x=1/2 produce antecedente V y conclusión F. x=1 también falla en la conclusión y se incluye. x=0 no satisface el antecedente, así que no pertenece a la negación.

Resultado

La negación es x > 0 y x² ≤ 1; equivale a 0 < x ≤ 1.

Lo comprobamos

x = 1 también cumple la negación: 1 > 0 es V y 1² > 1 es F. Esto confirma por qué necesitábamos incluir la igualdad.

EJEMPLO RESUELTO 2

Comprobar la contraposición, fila a fila

Demuestra que p ⇒ q y ¬q ⇒ ¬p son equivalentes mediante sus cuatro posibilidades.

  1. Escribimos todas las asignaciones una vez

    El orden será VV,VF,FV,FF para p,q. Las dos fórmulas se evaluarán en esas mismas filas.

  2. Calculamos la implicación original

    p⇒q da V,F,V,V: solo la fila VF tiene antecedente verdadero y conclusión falsa.

  3. Calculamos las dos negaciones

    ¬q da F,V,F,V. ¬p da F,F,V,V. El orden de las letras en la contraposición es ¬q primero y ¬p después.

  4. Evaluamos la contraposición fila a fila

    En VV: F⇒F=V.
    En VF: V⇒F=F.
    En FV: F⇒V=V.
    En FF: V⇒V=V.
  5. Comparamos las columnas completas

    Ambas son V,F,V,V en exactamente el mismo orden. Esto prueba la equivalencia para cualquier interpretación de p y q.

    La contraposición conserva todos los valores
    pqp⇒q¬q⇒¬p
    VVVV
    VFFF
    FVVV
    FFVV
  6. Contrastamos con la recíproca

    Con p=F y q=V, la original vale V pero q⇒p vale F.

    Esa fila muestra por qué intercambiar sin negar no proporciona la equivalencia demostrada.

Resultado

p ⇒ q ≡ ¬q ⇒ ¬p.

Lo comprobamos

La recíproca no pasa esta prueba: para p = F y q = V, p ⇒ q vale V y q ⇒ p vale F.

Los símbolos que hemos usado

p, q
Letras que representan proposiciones completas. Cada una puede ser verdadera o falsa.
V / F
Verdadero / falso: los dos valores de las tablas.
¬p
«No p». Cambia verdadero por falso y falso por verdadero.
∧ / ∨
«Y» / «o». La «o» matemática admite que se cumplan las dos.
p ⇒ q
«Si p, entonces q». p es el antecedente y q la conclusión.
≡ / ⇔
≡ indica que dos fórmulas tienen la misma tabla; ⇔ es el conector «si y solo si».

Ahora te toca a ti.

Tienes cinco ejercicios. Inténtalos; las pistas te ayudan si te atascas.

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