Lógica/Cálculo Quantificacional Clássico/Dedução Natural no CQC

Fonte: testwiki
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Este módulo pressupõe a leitura prévia dos módulos Lógica/Cálculo Proposicional Clássico/Dedução Natural - Parte I e Lógica/Cálculo Proposicional Clássico/Dedução Natural - Parte II.

Regras para Quantificadores

Vamos estabelecer duas regras para cada quantificador: uma para removê-lo e outra para inserí-lo na derivação.

Temos que ser muito cautelosos na aplicação destas regras, pois elas tem muitas restrições. Algumas regras terão a restrição de substitualidade, a qual cabe definir agora:

Dada uma constante c, uma variável x e uma fórmula α quantificada, se c não ocorre em α no escopo do quantificador para x, então dizemos que c é substituível por x em α .

Eliminação do Universal

x(α)α[x/c]

Ou seja, dada uma fórmula xα, aplica-se a eliminação do universal, derivando uma fórmula α tal que a variável x dá lugar a uma constante c .

  • Exemplo

{x(HxMx),Hs}Ms

 
1.   x(HxMx)   Premissa
2.   Hs   Premissa
3.   HsMs   1
4.   Ms   3,2 MP
  • CUIDADO

Lembre-se que esta regra é aplicável a fórmulas quantificadas universalmente, e não a quaisquer fórmulas que contém o quantificador universal. Por exemplo, a eliminação do universal não é aplicável à fórmula xHxMs .

Introdução do Universal

α(c)xα(c/x)

Ou seja, dada uma fórmula α na qual ocorre a constante c, aplica-se a introdução do universal, derivando uma fórmula xα tal que a constante c dá lugar à variável x . A esta regra coloca-se as seguintes restrições:

  1. a constante c não pode ocorrer em premissa ou hipótese vigente.
  2. c deve ser substituível por x em α.
  • Exemplo 1

{x(AxBx),x(BxCx)}x(AxCx)

 
1.   x(AxBx)   Premissa
2.   x(BxCx)   Premissa
3.   AcBc   1
4.   BcCc   2
5.   AcCc   3,4 SH
6.   x(AxCx)   5
  • Exemplo 2

xyPxyyxPyx

 
1.   xyPxy   Premissa
2.   xPxb   1
3.   Pab   2
4.   xPax   3
5.   yxPyx   4
  • CUIDADO

O desrespeito à primeira restrição acarretará em derivações falaciosas. Por exemplo:

 
1.   Lf   Premissa
2.   xLx   1

Algo como "Frege é lógico. Logo, todos são lógicos". O que é obviamente inválido.

O desrespeito à segunda restrição também acarretará em derivações absurdas, tais como:

 
1.   xyAxy   Premissa
2.   yAby   1
3.   yyAyy   2

Introdução do Existencial

α(c)xα(c/x)

Ou seja, dada uma fórmula α na qual ocorre a constante c, aplica-se a introdução do existencial, derivando uma fórmula xα tal que a constante c dá lugar à variável x . A esta regra coloca-se a restrição de que c deve ser substituível por x em α.

  • Exemplo 1

xPxxPx

 
1.   xPx   Premissa
2.   Pa   1
3.   xPx   2
  • Exemplo 2

AcLaxAxyLy

 
1.   AcLa   Premissa
2.   Ac   1 S
3.   xAx   2
4.   La   1 S
5.   yLy   4
6.   xAxyLy   3,5 C
  • CUIDADO

Lembre-se que apenas uma constante por vez pode ser substituída pela variável. Caso o contrário, ter-se-ia derivações absurdas como:

 
1.   AcLa   Premissa
2.   x(AxLx)   1

Algo como "Colombo descobriu a América e Armstrong andou sobre a Lua. Logo, alguém descobriu a América e andou sobre a Lua". O que é obviamente inválido.

Eliminação do Existencial

Trataremos aqui a eliminação do existencial como uma regra de inferência hipotética:

Dada uma fórmula xα, levanta-se como hipótese uma fórmula α tal que a variável x dá lugar a uma constante c. Desta hipótese, deriva-se uma fórmula β. Ao aplicar a eliminação do existencial, descarta-se a hipótese e β é inserida na derivação. A esta regra coloca-se a seguinte restrição: a constante c não pode ocorrer em premissa, hipótese vigente, em α ou β .

  • Exemplo 1

{xPx,(x¬¬Px)Qb}Qb

 
1.   xPx   Premissa
2.   (x¬¬Px)Qb   Premissa
 
3.     Pa   Hipótese para
4.     ¬¬Pa   3 DN
5.     x¬¬Px   4
6.     Qb   2,5 MP
7.   Qb   1,3-5
  • Exemplo 2

{x(AxBx),¬(BxCx)}¬x(AxCx)

 
01.   x(AxBx)   Premissa
02.   ¬(BxCx)   Premissa
 
03.     x(AxCx)   Hipótese
   
04.       AdCd   Hipotese para
05.       AdBd   1
06.       Ad   4 S
07.       Bd   5,6 MP
08.       Cd   4 S
09.       BdCd   7,8 C
10.       x(BxCx)   9
11.     x(BxCx)   3,4-10
12.     x(BxCx)¬x(BxCx)   11,2 C
13.   ¬x(AxCx)   3,12 RAA

Exercício

Demonstre:

  1. {x(PxQx),¬Qa}Pa
  2. {x(AxBx),x(CxDx)}x(AxCx)
  3. {x(AxBx),Al}xBx
  4. x(PxQx)xPxxQx
  5. {xPx,xQx}x(PxQx)

Confira aqui as respostas

Regras Derivadas para Quantificadores

A única regra derivada para quantificadores que trataremos aqui é o Intercâmbio de Quantificadores (IQ):

¬xαx¬α         ¬xαx¬α

Vamos provar cada caso deste regra:

Intercâmbio de Quantificadores 1

x¬α¬xα

 
1.   x¬α   Premissa
2.   ¬α(c)   1
 
3.     xα   Hipótese
   
4.       α(c)   Hipótese para
5.       α(c)¬α(c)   4,2 C
6.       x(α¬α)   5
7.     x(α¬α)   3,4-6
8.     α(c)¬α(c)   7
9.   ¬xα   3,8 RAA

Intercâmbio de Quantificadores 2

¬xαx¬α

 
1.   ¬xα   Premissa
 
2.     α(c)   Hipótese
3.     xα   2
4.     xα¬xα   3,1 C
5.   ¬α(c)   2,4 RAA
6.   x¬α   5

Intercâmbio de Quantificadores 3

¬xαx¬α

 
01.   ¬xα   Premissa
 
02.     ¬x¬α   Hipótese
   
03.       ¬α(c)   Hipótese
04.       x¬α   3
05.       x¬α¬x¬α   2,4 C
06.     ¬¬α(c)   3,5 RAA
07.     α(c)   6 DN
08.     xα   7
09.     xα¬xα   1,8 C
10.   ¬¬x¬α   2,9 RAA
11.   x¬α   10 DN

Intercâmbio de Quantificadores 4

x¬α¬xα

 
1.   x¬α   Premissa
 
2.     ¬α(c)   Hipótese
   
3.       xα   Hipótese
4.       α(c)   3
5.       α(c)¬α(c)   2,4 C
6.     ¬xα   3,5 RAA
7.   ¬xα   1,2-6

Aplicando o Intercâmbio de Quantificadores

Segue abaixo alguns exemplos que ilustram o quanto a regra de intercâmbio de quantificadores é útil.

Exemplo 1

x(PxQx)(xPxxQx)

 
01.     x(PxQx)   Hipótese
   
02.       ¬(xPxxQx)   Hipótese
03.       ¬xPx¬xQx   2 DM
04.       ¬xPx    3 S
05.       ¬xQx    3 S
06.       x¬Px    4 IQ
07.       x¬Qx    5 IQ
08.       ¬Pa    6
09.       ¬Qa    7
10.       ¬Pa¬Qa    8,9 C
11.       ¬(PaQa)    10 DM
12.       x¬(PxQx)    11
13.       ¬x(PxQx)    12 IQ
14.       x(PxQx)¬x(PxQx)    1,13 C
15.     ¬¬(xPxxQx)   2,14 RAA
16.     xPxxQx   15 DN
 
17.   x(PxQx)(xPxxQx)   1,16 RPC

Exemplo 2

(xPxxQx)x(PxQx)

 
01.     xPxxQx   Hipótese
   
02.       ¬x(PxQx)         Hipótese
03.       x¬(PxQx)         2 IQ
04.       ¬(PaQa)         3
05.       ¬Pa¬Qa         4 DM
     
06.         ¬xPx   Hipótese
07.         xQx   1,6 SD
08.         ¬Qa   5 S
09.         x¬Qx   8
10.         ¬xQx   9 IQ
11.         xQx¬xQx   6,10 C
       
12.       ¬¬xPx   6,11 RAA
13.       xPx   12 DN
14.       ¬Pa   5 S
15.       x¬Px   14
16.       ¬xPx   15 IQ
17.       xPx¬xPx   13,16 C
     
18.     ¬¬x(PxQx)   2,17 RAA
19.     x(PxQx)   18 DN
 
20.   (xPxxQx)x(PxQx)   1,19 RPC

Exemplo 3

{x(AxBx),x(Ax¬Bx)}¬Ax

 
01.   x(AxBx)   Premissa
02.   x(Ax¬Bx)   Premissa
 
03.     Ad   Hipótese
04.     AdBd   1
05.     Ad¬Bd   4
06.     Bd   3,4 MP
07.     ¬Bd   3,5 MP
08.     Bd¬Bd   6,7 C
09.   ¬Ad   3,8 RAA
10.   x¬Ax   9
11.   ¬xAx   10 IQ

Exercícios

Prove os seguintes teoremas:

  1. xPx¬x¬Px
  2. x(PxQ)x(PxQ)
  3. xyPxyyxPxy
  4. (xPxxQx)x(PxQx)
  5. (PxQx)x(PQx)
  6. (PxQx)x(PQx)
  7. x(PxQ)(xPxQ)

Confira aqui as respostas

Predefinição:Medalha Predefinição:AutoCat