[[מתמטיקה בדידה - מערך תרגול|חזרה למערכי התרגול]]
סיכום הנושא המלא נמצא בדף [[88-101 חשיבה מתמטית]].
אזהרה: דף זה נועד להכיר ללומד המתחיל את החשיבה הלוגיקית הקשיחה. כיוון שמדובר בלומד המתחיל ואיננו רוצים להבריח אותו, הדוגמאות וההסברים לעיתים "מעגלים פינות" (מבחינת דיוק קשיח ופורמלי) לטובת הסבר ברור ומסביר פנים. ==קַשָּרִים, כַּמָּתִיםפסוקים וקַשָּרִים, הצרנה וטבלאות אמת==
=== אטומים ופרדיקטים , פסוקים וקשרים===
הגדרה (לא פורמאלית): השפה העברית מורכבת ממשפטים. המקבילה בשפה המתמטית נקראת "פסוק".ה'''אטומים''' הם חלק מאבני היסוד של הפסוקים.
לדוגמא: הפסוק "שנת הלימודים החלה ויש 5 קורסים בשנה א'" מורכב משני אטומים- "שנת הלימודים החלה" ו"יש 5 קורסים בשנה א'" (שני האטומים מקשורים ע"י וו החיבור)
בניגוד לאטומים שהם ללא משתנים ה'''פרדיקטים''' הינם פונקציות התלויות במשתניםבצורה אחרת: אטומים הם יחידה תוכן בסיסית. לדוגמא ניתן להגדיר את הפרדיקט <math>S(x)</math> להיות x הינו סטודנט באוניברסיטהפסוקים הם יחידות יותר מורכבות המורכבות מאטומים וקשרים. גם אטומים וגם פרדיקטים יכולים להיות אמיתיים (מסמנים 1 או אטום מקבל ערך אמת TRUE ויסומן ב T) או שקריים 1 (מסמנים 0 או F). המינוח המקובל כלומר הוא שאטום/פרדיקט הוא בעל '''ערך אמת''' T (במידה שהוא נכוןאמיתי) או בעל ערך אמת FALSE ויסומן ב F או 0 (במידה שאינו נכוןכלומר הוא שקרי)כיוון שאטומים הם ללא משתנים הם יכולים להיות T או F אבל לא שניהם. לעומתם פרדיקטים הם תלויים במשתנים ולכן פסוקים יקבלו ערך אמת לפי ערכי האמת שלהם יקבע לפי ההצבה במשתנים. למשל הפרדיקט <math>S(x,y)=x<y</math> יהיה נכון במקרה ש <math>S(2,3)</math> ולא נכון במקרה ש <math>S(3,2)</math> על מנת לבנות פסוקים יותר מורכבים משתמשים בקשרים וכמתיםשל האטומים והקשרים המעורבים בפסוק.
כפי שציינו פסוקים הם יחידות תוכן יותר מורכבות בשל השימוש בקשרים.=== קַשָּרִים וְכַמָּתִים =קשרים ==ִִִִִִ===קשרים ===
הגדרה: יהיו A,B אטומים (או פרדיקטיםפסוקים) היכולים להיות אמת (1) או שקר (0) אזי הקשרים
* <math>A\to B</math> - "גרירה" (חד כיוונית)
* <math>A \or B</math> "או"
* <math>A\and B</math> "וגם"
* <math>\neg A</math> "שלילה"
מוגדרים ע"י טבלאת האמת הבאה(טבלת שכל שורה בה מתאימה להצבה אחרת אחרת באטומים):
{| border="1" align="center" style="text-align:center;"
הערה: קשר נוסף שהינו נפוץ בתחום המתמטקיה והוא גרירה דו-כיוונית (ידוע בכינויו אם ורק אם, אמ"מ).
הגדרתו פשוטה (נובעת משמו..) והיא מוגדרת ע"י קשר הגרירה החד כיווני.
<math>A\iff leftrightarrow B := </math> שטבלת האמת שלו זהה לטבלת האמת של <math>(A\Rightarrow to B)\and(B\Rightarrow to A)</math>
דוגמאות מילוליות:
* '''אם''' נסיים את החומר של השיעור '''אז''' נגמור מוקדם. אם לא נסיים את החומר וגם לא נגמור מוקדם אז הפסוק יקבל ערך F. אם לא נסיים את החומר וגם לא נגמור מוקדם אז הפסוק יקבל ערך T.
* אינדוקציה לומדים בתיכון '''וגם''' זה קל. הפסוק יקבל ערך T רק אם האטומים המרכיבים אותו יקבלו ערך T (כלומר שניהם יתקיימו)
* 3 הוא מספר ראשוני '''או''' 5 הוא מספר ראשוני. הפסוק הזה מקבל ערך T כיוון ש 3/5 מספר ראשוני. גם הפסוק "3 הוא מספר ראשוני '''או''' 4 הוא מספר ראשוני" הוא בעל ערך T.
* מספר (טבעי) מסוים n ניתן להצגה בעזרת 2 ספרות (בבסיס עשרוני) <math>\iff</math> המספר n קטן מ 100. הפסוק יקבל ערך T רק אם שני התנאים יתקיימו ביחד. במילים אחרות, אם אחד מתקיים גם השני. במילים אחרות, אם אחד לא מתקיים והשני אז השני גם לא מתקיים.
הערה (טרמינולוגיה):
*כאשר אומרים ש B הוא תנאי הכרחי ל A פירושו הוא <math>A \to B</math>
*כאשר אומרים ש B הוא תנאי מספיק ל A פירושו הוא <math>B \to A</math>
*כאשר אומרים ש B הוא תנאי הכרחי ומספיק ל A פירושו הוא <math>B \iff A</math>
תכונות הקשרים:* קיבוציות <math>(A\land B) \land C =A\land (B \land C), A\lor B) \lor C =A\lor (B \lor C) </math>== פסוקים מורכבים ====* חילופיות פסוקים יכולים להיות מורכבים יותר מאשר האטומים או חיבור של אטומים ע"י קשרים. המורכבות נוצרת ע"י הפעלה חוזרת של קשרים. במילים אחרות, נתייחס לכל אחד מהבאים כפסוק: א. אטומים ב. אם <math>A\land B =B\land Ap, A\lor B = B\lor Aq</math> * פילוג פסוקים אזי <math>A\lor (B\land C)= (A\lor Bp)\land (A\lor Cq), A\land (Bp)\lor C(q)= , (A\land Bp)\lor to (A\land Cq)</math> * כללי דה מורגן פסוקים. ג. אם <math>p</math> פסוק אזי <math>\neg lnot (A \lor Bp) = \neg A \land \neg B, \neg (A \land B) = \neg A \lor \neg B</math>פסוק. תוכיחו אחד מהם בתרגיל הבית
===כמתים=הצרנה ==בנוסף, לקשרים ניתן להוסיף כמתים. הכמת "לכל" <math>\forall</math> והכמת "קיים" <math>\exist</math> תפקיד מרכזי של הכמת הוא להבהיר את כוונת הטענה. למשל הטענה ש "סטונדט הוא יצור חרוץ" יכולה לקבל 2 משמעויות בעזרת הכמתים. או "כל סטודנט הוא יצור חרוץ" או "קיים סטודנט שהוא יצור חרוץ". הטענה הראשונה טוענת לגבי כלל הסטודנטים (אם רוצים להוכיח כי הטענה נכונה צריך לעבור בין כל הסטודנטים ולוודא שהם חרוצים ואם רוצים להוכיח כי הטענה לא נכונה מספיק למצוא סטודנט אחד שאינו חרוץ). לעומתה הטענה השניה טוענת שניתן למצוא סטודנט אחד (לפחות) שהוא חרוץ (אם רוצים להוכיח את הטענה צריך למצוא סטודנט שהוא חרוץ ואם רוצים להוכיח כי הטענה לא נכונה צריך לעבור בין כל הסטודנטים ולוודא שהם אינם חרוצים === הצרנה ===
הצרנה- כתיבת רעיון בעזרת ניסוח פורמאלי
דוגמא: נצרין את המשפט: "אם יש בגרות בשעה חופפת לקורס אז הוא מתבטל ". נגדיר <math>A</math> = יש בגרות בשעה שחופפת לקורס. <math>B</math>= הקורס מתבטל. המשפט אומר <math>A\to B </math>. כלומר בגרות בשעה חופפת לקורס זה תנאי מספיק לכך שהקורס מתבטל. שימו לב שזהו לא תנאי הכרחי כי יתכן שהקורס יתבטל מסיבות אחרות.
הצרן: למדתי היטב למבחן, ואף על פי כן נכשלתי בו.
ההצרנה <math>[(A\land B)\to (C\lor D)]\and[(C \land \lnot A)\to B]</math>
===הגדרות הקשורות לקבוצות=טאוטולוגיות==ההגדרה האינטואיטיבית לקבוצה הגדרה : טאוטולוגיה הינה "אוסף של איברים"ביטוי שנכון תמיד ללא תלות בערכים שמציבים בו.בקבוצה אין משמעות לסדר האיברים, ואיבר אינו יכול להופיע פעמיים. דוגמאות ל3 קבוצות (קבוצות נוהגים לסמן בין 2 סוגריים מסולסלות):למשל <math>A \or \neg A</math>
הגדרה: נאמר שביטוי <math>\{1,\mathrm{horse},3\}A</math>, שקול טאוטולוגית לביטוי <math>B</math> (ונסמן <math>A \{1,2,3\}equiv B</math> ו)אם הביטוי <math>A \{1,\{2,3\},\{\}\}leftrightarrow B</math>הינו טאוטולוגיה (במילים: A קורה אמ"מ B קורה)
איבר ה'''שייך''' לקבוצה אנו מסמנים בסימן <math>\in</math>. למשל <math>1\in\{1,2,3\}</math>, ואילו <math>4\notin\{1,2,3\}</math>. שימו לב שגם <math>1\notin\{\{1,2,3\}\}</math> שכן האיבר היחיד בקבוצה זו הינה הקבוצה <math>\{1,2,3\}</math>.====תרגיל====*אומרים שקבוצה A הוכח באמצעות טבלאות אמת שניתן להציג את הקשרים 'גרירה'ו'מוכלתוגם'באמצעות 'או' בקבוצה B (מסומן <math>A \subseteq B</math>) אם כל האיברים בA הם גם איברים בB. ושלילה בלבד
*'''חיתוך''' של שתי קבוצות A ו B הינו אוסף האיברים השייכים גם לA וגם לB (מסומן פתרון: מתקיים <math>A\cap to B \equiv \neg A \or B</math>). *'''איחוד''' של שתי קבוצות A ו B הינו אוסף האיברים השייכים לA או לB (מסומן ומתקיים <math>A\cup and B</math>). *A '''הפרש''' B הינה הקבוצה המכילה את כל האיברים בA שאינם בB \equiv \neg(מסומן \neg A\or \neg B). *'''ההפרש הסימטרי''' בין שתי קבוצות A וB הוא אוסף האיברים הנמצאים באחת הקבוצות אך לא בחיתוך (מסומן <math>A\Delta B</math>).
'''תרגיל====תכונות הקשרים====כעת נוכל לנסח את הטענה בצורה מדויקת, תכונות הקשרים: לכל שלוש פסוקים <math>A,B,C</math> מתקיים כי:'''*הצרן תנאי השקול לכך ש-a שייך לאיחוד של הקבוצות קיבוציות <math>(A\land B) \land C \equiv A\land (B \land C), (A\lor B) \lor C \equiv A\lor (B \lor C) </math>* חילופיות <math>A\land B\equiv B\land A, A\lor B \equiv B\lor A</math> * פילוג <math>A\lor (B\land C)\equiv (A\lor B)\land (A\lor C), A\land (B\lor C)\equiv (A\land B)\lor (A\land C)</math> * כללי דה מורגן <math>\neg (A \lor B) \equiv \neg A \land \neg B, \neg (A \land B) \equiv \neg A וB\lor \neg B</math>. תוכיחו אחד מהם בתרגיל הבית
פתרון ועוד כמה תרגילים למי שיש זמן - הוכח* <math>a\in (A \or aleftrightarrow B) \in equiv (A \wedge B)\vee((\neg A)\wedge (\neg B))</math>.* <math>\ (A \leftrightarrow B) \equiv (A \rightarrow B) \wedge (B \rightarrow A)</math>.
*הצרן תנאי השקול לכך ש-a אינו שייך לאיחוד של הקבוצות A וB====תרגיל====*הצרן תנאי השקול לכך ש-a שייך לחיתוך של הקבוצות A וB*הצרן תנאי השקול לכך ש-a אינו שייך לחיתוך של הקבוצות A וBהאם המשפטים הבאים שקולים:
הגדרה: קבוצה A מוכלת בקבוצה B א. אם בB נמצאים כל האיברים מA (למשל הטבעיים מוכלים בשלמים <math>\mathbb{N}\subseteq\mathbb{Z}</math>אייל שמח אז ענת גבוהה, והשלמים מוכלים בממשיים <math>\mathbb{Z}\subseteq\mathbb{R}</math>)ואם ענת לא גבוהה אז אייל לא שמח.*הצרן תנאי השקול לכך ש-C מוכלת בחיתוך של A וB
פתרון: <math>\forall c [c\in C \rightarrow (c\in A \and c \in B)]</math>ב. אייל שמח אם ורק אם ענת גבוהה.
*הצרן תנאי השקול לכך ש-C אינה מוכלת באיחוד של A וBפיתרון: לא. בא' יש פעמיים את אותו דבר, בגלל השקילות <math>p\to q\equiv \lnot q\to \lnot p</math>. עבור: אייל לא שמח וענת גבוהה, נקבל בא' אמת ובב' שקר.
==טאוטולוגיות=טענת גרירה===הגדרה "טענות גרירה" הם טענות נפוצות במתמטיקה. טענות אלו פשוט טוענות שמתקיים כי: טאוטולוגיה הינה ביטוי שנכון תמיד ללא תלות בערכים שמציבים בואם (משהו) אז (משהו).למשל בשביל לרמוז על נכונות הטענה מסמנים <math>A \or \neg Rightarrow B</math> להדגיש כי הפסוק <math>A\rightarrow B</math> הינו אמת. במידה ולא מגלים לכם אם טענה הגרירה נכונה או לא (או שאתם לא מאמינים למרצה) אזי עומדות בפניכם שתי אופציות:
הגדרה: נאמר שביטוי <math>A</math> שקול טאוטולוגית לביטוי <math>B</math> (ונסמן <math>A \equiv B</math>)1. אם הביטוי <math>הטענה נכונה אזי כדאי להוכיח אותה ע"י כך שתראו שאם A \iff נכון אז גם B</math> הינו טאוטולוגיה (במיליםנכון. או בצורה פרקטית יותר: A קורה אמ"מ נניח שA נכון ונוכיח שגם B קורה)נכון.
תרגיל: הוכח באמצעות טבלאות אמת שניתן להציג את הקשרים 'גרירה' ו'וגם' באמצעות 'או' ושלילה בלבד2. אם הטענה אינה נכונה אזי כדאי למצוא דוגמא שתפריך אותה. דוגמא מפריכה היא דוגמא עבורה A נכון וB לא נכון.
פתרון====תרגיל====האם משני הנתונים: מתקיים <math>A\to B \equiv \neg A \or B</math>ומתקיים <math>A \and B \equiv \neg(\neg A \or \neg B)</math>
הוכח את הבאים:* <math>\ \neg(A \or B) \equiv \neg A \and \neg B</math>* <math>\ A\or (B \and C ) \equiv (A \or B ) \and (A \or C)</math>* <math>\ (A\rightarrow B) \equiv ((\neg A) \vee B)</math>א.* <math>\ (A \leftrightarrow B) \equiv ((A \wedge B)\vee((\neg A)\wedge (\neg B)</math>.* <math>\ (A \leftrightarrow B) \equiv (A \rightarrow B) \wedge (B \rightarrow A)</math>.* <math>\ (A \rightarrow B) \equiv ((\neg B) \rightarrow (\neg A))</math>אם אני מנגן בחצוצרה אז אני לא מנגן בתופים ובפסנתר יחד.
דוגמאות מילוליות:*"כלב נובח אינו נושך" ב. אם"ם "כלב נושך אינו נובח"אני לא מנגן בחצוצרה אז אני לא מנגן בפסנתר.
הסברניתן להסיק: נסמן ב- D את קבוצת כל הכלבים ב -A את הנובחים וב- B את הנושכים אני לא מנגן בפסנתר אז הדוגמא היא בעצם <math>\forall x\in D :((x\in A\to x\notin B)\iff (x\in B \to x\notin A)) </math>אני מנגן בתופים.
שזה בעצם מהצורה פתרון: לא, זה תלוי מי זה "אני": במידה ו"אני" לא מנגן על אף כלי (לכל כלבמתאים לשורה F,F,F בטבלת האמת שאטומיה הן: "מנגן בחצוצרה", "מנגן בתופים", "מנגן בפנתר") * נקבל כי הנתונים (א+ב) מקבלים ערך <math>\ T</math> והמסקנה <math>F</math>. ולכן הפסוק "(p \rightarrow qמסקנה) <math>\iff ((\neg q) \rightarrow (\neg p))to</math>(נתונים)" אינו נכון.
* מי שלא לומד בסמסטר נכשל במבחן אמ"מ מי שלא נכשל במבחן למד בסמסטר====תרגיל====האם משני הנתונים:
===דרכי הוכחה===הוכח שהפסוקים הבאים הינם טאוטולוגיות:*<math>(A\rightarrow B) \leftrightarrow (\neg B \rightarrow \neg A)</math>*<math>A \leftrightarrow (\neg A \rightarrow F)</math>א. אם אני מנגן בחצוצרה אז אני לא מנגן בתופים ובפסנתר יחד.
ב. אם אני לא מנגן בחצוצרה אז אני לא מנגן בפסנתר.
ניתן להסיק: אם אני מנגן בפסנתר אני לא מנגן בתופים.
פתרון: נכון, זה לא תלוי במי זה "אני" (במילים אחרות הפסוק "(מסקנה)<math>\to</math>(נתונים)" הוא טאוטולוגיה ולא מושפע מערכי האמת של האטומים שלו). בהינתן א+ב אנו רוצים להוכיח את המסקנה, שהיא בעצמה טענת גרירה. לכן: נניח שמנגן בפסנתר, לכן לפי ב מנגן בחצוצרה. ואז לפי א יוצא שלא מנגן בתופים או לא מנגן בפסנתר (דה-מורגן). כיון שנתון שמנגן בפסנתר מתחייב שלא בתופים.
===הכרחי ומספיק ===
הערה (טרמינולוגיה):
*כאשר אומרים ש B הוא תנאי הכרחי ל A פירושו הוא שהפסוק <math>A \to B</math> נכון. לעיתים, לצורך הדגשה מסמנים <math>A \Rightarrow B</math>
*כאשר אומרים ש B הוא תנאי מספיק ל A פירושו הוא שהפסוק <math>B \to A</math> נכון. לעיתים, לצורך הדגשה מסמנים <math>B \Rightarrow A</math>
*כאשר אומרים ש B הוא תנאי הכרחי ומספיק ל A פירושו הוא שהפסוק <math>B \rightarrow A</math> נכון. לעיתים, לצורך הדגשה מסמנים <math>A \iff B</math>
====תרגיל====
השלם את המשפט הבא: כדי שירד גשם _____ שיהיו עננים בשמים. לכן אם נסמן ע"י "יש עננים בשמים = A", "יורד גשם = B" נקבל "A____B".
פיתרון: הכרחי, <math>\Leftarrow </math>
====תרגיל====
השלם את המשפט הבא: כניסת המורה לכיתה הוא תנאי _____ שיהיה שקט בכיתה. לכן אם נסמן ע"י "כניסת המורה= A", "שקט בכיתה = B" נקבל "A____B".
פיתרון: מספיק, <math>\Rightarrow </math>
===תרגיל===
(a) כדי שלזכות בלוטו _____ למלא כרטיס לוטו.
(b) כדי שהיה שקט בכיתה _____ ללחוץ mute all
(c) לקבל ציון עם 3ספרות בקורס _____ לקבל 100 בקורס.
==דרכי הוכחה==
כאשר רוצים להוכיח טענה, לפעמים יותר נח להוכיח ניסוח שקול (לוגית) אליה. דוגמאות נפוצות מוצגים בטענה הבאה:
הוכח:
*<math>(A\rightarrow B) \equiv (\neg B \rightarrow \neg A)\equiv ((\neg A) \vee B)</math>
*(הנחה בשלילה) <math>A \equiv (\neg A \rightarrow F)</math>
*<math>(A\lor B) \equiv (\neg A \rightarrow B)</math>
(נהוג להחליף ביטויים מהצורה הזו בביטויים השקולים להם כי הם נוחים יותר להוכחה מידי פעם.)
דוגמאות מילוליות:
* בשביל להוכיח את הטענה ש "אם מישהו יכתוב בדיחה במבחן במקום תשובה אז הוא יקבל ניקוד חלקי" ניתן להוכיח באופן שקול כי " אם מישהו לא קיבל ניקוד חלקי במבחן אז זה אומר שהוא לא כתב בדיחה במבחן במקום תשובה"
* בשביל להוכיח את הטענה ש "הגובה שלי נמוך מ- 3 מטר" אפשר להוכיח באופן שקול כי הגובה שלי לפחות 3 מטר ולהגיע לסתירה. למשל הטיעון הבא: "אם הגובה שלי לפחות 3 מטר, אז הראש שלי היה נוגע בתקרה. כיוון שהוא לא נוגע בתקרה, זו סתירה ולכן איני בגובה 3 מטר"
==פרדיקטים וכמתים==
בניגוד לאטומים שהם ללא משתנים ה'''פרדיקטים''' הינם פונקציות התלויות במשתנים. לדוגמא ניתן להגדיר את הפרדיקט <math>S(x)</math> להיות פרדיקט שמביע כי x הינו סטודנט באוניברסיטה ("מביע" פירושו שאם x הוא סטודנט אזי <math>S(x)</math> הוא T ואם x אינו סטודנט <math>S(x)</math> הוא F).
כיוון שאטומים הם ללא משתנים הם יכולים להיות T או F אבל לא שניהם. לעומתם פרדיקטים הם תלויים במשתנים ולכן ערך האמת שלהם יקבע לפי ההצבה במשתנים. למשל הפרדיקט <math>S(x,y)</math>שמביע כי <math>x<y</math> יהיה נכון במקרה ש <math>S(2,3)</math> ולא נכון במקרה ש <math>S(3,2)</math>. כלומר לכל הצבה במשתני הפרדיקטים נקבל פסוק. הערה: משמשים בקשרים גם בפרדיקטים למשל <math>S(x,y)</math> הפרדיקט המוגדר <math>(x>0) \land (x<y)</math>
בנוסף, ניתן להוסיף כמתים.
הכמת "לכל" <math>\forall</math> והכמת "קיים" <math>\exist</math>
תפקיד מרכזי של הכמת הוא להבהיר את כוונת הטענה. למשל הטענה ש "סטונדט הוא יצור חרוץ" יכולה לקבל 2 משמעויות בעזרת הכמתים. או "כל סטודנט הוא יצור חרוץ" או "קיים סטודנט שהוא יצור חרוץ".
הטענה הראשונה טוענת לגבי כלל הסטודנטים (אם רוצים להוכיח כי הטענה נכונה צריך לעבור בין כל הסטודנטים ולוודא שהם חרוצים ואם רוצים להוכיח כי הטענה לא נכונה מספיק למצוא סטודנט אחד שאינו חרוץ).
לעומתה הטענה השניה טוענת שניתן למצוא סטודנט אחד (לפחות) שהוא חרוץ (אם רוצים להוכיח את הטענה צריך למצוא סטודנט שהוא חרוץ ואם רוצים להוכיח כי הטענה לא נכונה צריך לעבור בין כל הסטודנטים ולוודא שהם אינם חרוצים
הצרן: לכל מספר p גדול מ-1: (p ראשוני) אמ"מ (אם הוא מחלק מכפלת מספרים אז הוא מחלק את אחד המספרים).
פתרון:
ההצרנה <math>\forall p >1 : (P(p)\iff Q(p))</math> כאשר
* <math>P(x)</math> הוא הפרדיקט המביע כי"x הוא ראשוני".
* <math>Q(x)</math> הוא הפרדיקט המביע <math>\forall a,b : p|ab \Rightarrow (p|a \lor p|b)</math>
הערה: אחרי שמכמתים על כל משתני הפרדיקט מקבלים פסוק ללא משתנים.
הערה: שמות המשתנים אינם חשובים למשל עבור הפרדיק <math>S(x,y)</math> המוגדר <math>x\leq y</math> הפסוק <math>\forall x\forall y S(x,y)</math> הוא זהה לפסוק
<math>\forall t\forall s S(t,s)</math>
הערה: סדר הכמתים כן משתנה (לפעמים) למשל <math>\exist x\forall y S(x,y)</math> לא שקול לפסוק <math>\forall y \exist x S(x,y)</math>
נשים לב כי בשביל לקבוע אם הפסוק <math>\forall x P(x)</math> אנחנו צריכים לדעת איזה x ים "חוקיים" (בהנחה שאנחנו יודעים את P) ומכאן שנעבור להגדרות הבאות.
===תרגיל===
הצרינו את הפסוקים
(a) "כל שתי נקודות שונות קובעות ישר" באמצעות הפרדיקט הדו-מקומי P(x,l) - x נמצא ב l כאשר המשתנה x הוא נקודה ו l הוא ישר.
(b) "כל שתי נקודות שונות קובעות ישר אחד ויחיד"
====תרגיל====
נגדיר פרדיקט <math>R(x,z,y)</math> המביע כי <math>x<z<y</math>.
האם הפסוק <math>\forall x\forall y \exists z : (x<y)\to R(x,z,y)</math> אמיתי?
פתרון: אם המשתנים מגיעים מהשלמים הפסוק שקרי (שהרי לא קיים z עבור x=1,y=2). אם המשתנים מגיעים מהרציונאלים הפסוק אמת (תכונה זאת נקראת צפיפות הרציונאלים). מסקנה: צריך לדעת מאיפה מגיעים משתני הפרדיקט.
מה לא חשוב? לא חשוב שמות המשתנים. למשל <math>\forall x\forall y \exists z : (x<y)\to R(x,z,y)</math>
זה פסוק זהה לפסוק <math>\forall m\forall n \exists k : (m<n)\to R(m,k,n)</math>
חשוב גם הסדר, והכוונה לשני דברים:
*סדר הופעת הכמתים, למשל הפסוק <math>\forall x\exists z \forall y : (x<y)\to R(x,z,y)</math> הוא שקרי גם כשהמשתנים מגיעים מהרציונאלים (שהרי אפשר למצוא y שבין x לz)
*סדר המשתנים בתוך הפרדיקט, למשל הפסוק <math>\forall x\forall y \exists z : (x<y)\to R(x,y,z)</math> נכון גם כשהמשתנים מגיעים מהשלמים.
==== תרגיל ====
הוכח או הפרך (משתני הפרדיקט נלקחים מהטבעיים):
א. <math>(\forall n (P(n) \lor Q(n))) \Rightarrow ((\forall n P(n)) \lor (\forall n Q(n)))</math>
ב. <math>(\forall n (P(n) \lor Q(n))) \Leftarrow ((\forall n P(n)) \lor (\forall n Q(n)))</math>
פיתרון:
א. הפרכה. ניקח את <math>P(n)</math> להיות <math>1</math> על הזוגיים ו-<math>0</math> על אי-זוגיים, ו-<math>Q(n)</math> להפך. אכן כל מספר טבעי הוא זוגי או אי-זוגי, אך זה לא נכון שכל מספר הוא זוגי או שכל מספר הוא אי-זוגי.
ב. הוכחה: יהי <math>n</math>. אם מתקיים <math>P(n)</math> אז בפרט מתקיים <math>P(n) \lor Q(n)</math> כדרוש. אחרת, לפי השקילות <math>a\lor b \equiv \lnot a \rightarrow b</math>, מתקיים שלכל מס' טבעי, ובפרט עבור <math>n</math>, מתקיים <math>Q(n)</math>, ולכן מתקיים <math>P(n) \lor Q(n)</math> כדרוש.
==== תרגיל ====
הטענה: "כלב נובח אינו נושך" אם"ם "כלב נושך אינו נובח" צריכה להיות מנוסחת בצורה פורמלית יותר כ: "עבור כל כלב מתקיים כי: (כלב נובח אינו נושך) אם"ם (כלב נושך אינו נובח)"
נוכיח את הטענה: נסמן ב- D את קבוצת כל הכלבים ב -A את הנובחים וב- B את הנושכים אז הדוגמא היא בעצם <math>\forall x\in D :((x\in A\to x\notin B)\iff (x\in B \to x\notin A)) </math>
שזה בעצם מהצורה (לכל כלב) * <math>\ (p \rightarrow q) \iff ((\neg q) \rightarrow (\neg p))</math>.
באופן דומה ניתן לעשות אם הטענה: מי שלא לומד בסמסטר נכשל במבחן אמ"מ מי שלא נכשל במבחן למד בסמסטר
==שלילת פסוקים==
לדוגמא:
*"לכל אדם בעולם קיים דג עם מספר קשקשים כגיל האדם או שאורכו עשירית מאורך האדם"
השלילה היא:
*"'''קיים''' אדם כך ש'''לא''' קיים דג עם מספר קשקשים כגיל האדם או שאורכו עשירית מאורך האדם"
נמשיך:
*"קיים אדם ש'''לכל''' דג בעולם '''לא נכון''' ש(יש לו מספר קשקשים כגיל האדם או שאורכו עשירית מאורך האדם)"
כלומר
*"קיים אדם שלכל דג בעולם יש מספר קשקשים שונה מגיל האדם וגם אורכו של הדג שונה מעשירית אורך האדם"
הערה: סדר הכמתים הוא חשוב (כמו בעברית) - לדוגמא: יש הבדל בין "לכל סיר קיים מכסה" לבין "קיים מכסה שמתאים לכל סיר".דוגמא: הצרן את המשפט "לכל מספר טבעי יש מספר טבעי הגדול ממנו" פתרון: <math>\forall n\in\mathbb{N}\,\exists m\in\mathbb{N}:n<m</math> לעומת זאת <math>\exists m\in\mathbb{N}\,\forall n\in\mathbb{N}:n<m</math> פירושו שקיים מספר טבעי שגדול מכל המספרים הטבעיים.
*===תרגיל(בהרצאה)===.3 נתונים 4 קלפים שבצד א יש מספר )בין 1 ל 10( ובצד ב יש צבע )ירוק או אדום(. אני טוען: "כל קלף שבצד א יש מספר זוגי הצד השני שלו ירוק".הצרינו את הפסוק בעזרת הפרדיקטים P(x) המביע "צד א של קלף x הוא זוגי" ו Q(x) המביע "צד ב של קלף x הוא ירוק". מה השלילה של הפסוק?בהיתן שרואים 2,3 ירוק ואדום. אילו קלפים הכרחי ומספיק להפוך כדי לוודא את נכונות הטענה. ====תרגיל====הוכיחו או הפריכו: <math>\lnot (\forall a\in \mathbb{N} \exists b\in \mathbb{N} (a|b\rightarrow (a\leq b\land a+b<a\cdot b)))</math> פיתרון: ראשית נראה מה הטענה בעצם אומרת: <math>\exists a\in \mathbb{N} \forall b\in \mathbb{N} (a|b \land (a>b \lor a+b\geq a\cdot b))</math> שימו לב שנעזרו בשקילות <math>\ (A\rightarrow B) \equiv ((\neg A) \lor B)</math> ובחוקי דה-מורגן. כעת נשים לב שאם <math>a|b</math> אז <math>a\leq b</math> ולכן כדי שזה יהיה נכון צריך שיתקיים <math>a+b\geq a\cdot b</math> וזה אכן קורה עבור <math>a=1</math>. ====תרגיל====הצרן את המשפט "כל מספר ממשי ניתן לקרב ע"י מספרים רציונאליים בקירוב טוב כרצוננו"
פתרון: <math>\forall x\in\mathbb{R}\,\exists A\subset\mathbb{Q}:\forall\epsilon\in\mathbb{R}_{+}\exists q\in A\,:|x-q|<\epsilon</math> .
דוגמאות של הצרנת ושלילת המושגים 'תלות לינארית', 'גבול סדרה', 'חח"ע', וכדומה
==צורות נורמליות: CNF ,DNF(אם רלוונטי לקורס שאתם לוקחים. אם לא שמעתם על הדברים האלה - תדלגו)==
ישנן שתי "צורות נורמליות" להצגת '''כל''' פסוקית - DNF ו CNF.
מה יצא לנו מזה? שימו לב שרק הצבה של ערכי האמת של <math>x_1,x_2,x_3</math> שמופיעים בשורה 3 תתן ערך אמת 1 ב <math>D_1</math>. כל הצבה אחרת (כלומר: הצבה של ערכי אמת של המשתנים בשורה אחרת) תתן 0 ב <math>D_1</math>.
באופן דומה נייצר <math>p_2D_2</math> עבור שורה 4 ו <math>p_3D_3</math> עבור שורה 6:
<math>D_2=\lnot x_1 \land\lnot x_2 \land x_3, \quad D_3=x_1\land \lnot x_2 \land x_3</math>
באופן דומה נייצר <math>C_2,C_3,C_4,C_5</math> עבור שורות 2 , 5, 7 ו-8:
<math>C_2= \lnot x_1 \lor \lnot x_2 \lor \lnot x_3, C_3=\lnot x_1\lor \lnot x_2 \lor x_3</math>
<math> C_4=x_1 \lor \lnot x_2 \lor \lnot x_3, C_5= \lnot x_1 \lor \lnot x_2 \lor \lnot x_3</math>