logo

Implikácia v diskrétnej matematike

Vyhlásenie o implikácii môže byť reprezentované vo forme „ak....tak“. Symbol ⇒ sa používa na znázornenie implikácie. Predpokladajme, že existujú dva výroky, P a Q. V tomto prípade možno výrok „ak P, potom Q“ napísať aj ako P ⇒ Q alebo P → Q a bude sa čítať ako „P implikuje Q“. V tejto implikácii je výrok P hypotéza, ktorá je známa aj ako predpoklad a predchodca, a výrok Q je záver, ktorý je známy aj ako dôsledok.

V logickom argumente hrá dôležitú úlohu aj implikácia. Ak je známe, že implikácia výrokov je pravdivá, potom vždy, keď je splnený predpoklad, musí byť pravdivý aj záver. Z tohto dôvodu je implikácia známa aj ako podmienený príkaz.

Niektoré príklady implikácií sú opísané takto:

10 1 milióna
  • 'Ak bude v GOA slnečné počasie, pôjdeme na pláž.'
  • 'Ak má klub systém zliav, pôjdeme do toho klubu.'
  • 'Ak bude pri pláži slnečno, budeme opálení'.

Logická implikácia môže byť vyjadrená rôznymi spôsobmi, ktoré sú opísané takto:

  1. Ak p, potom q
  2. Ak p, q
  3. q keď p
  4. Q iba ak P
  5. q pokiaľ ~p
  6. q vždy, keď p
  7. p je postačujúca podmienka pre q
  8. q sledovať p
  9. p znamená q
  10. Nevyhnutnou podmienkou pre p je q
  11. q ak p
  12. q je potrebné pre p
  13. p je nevyhnutnou podmienkou pre q

Teraz popíšeme príklady všetkých vyššie opísaných dôsledkov pomocou predpokladu P a záveru Q. Preto budeme predpokladať, že P = Je slnečno a Q = Pôjdem na pláž.

P ⇒ Q

  1. AK bude slnečno, POTOM pôjdem na pláž
  2. AK bude slnečno, pôjdem na pláž
  3. Pôjdem na pláž, KEĎ bude slnečno
  4. Na pláž pôjdem LEN AK bude slnečno
  5. Pôjdem na pláž, AK nebude slnečno
  6. Pôjdem na pláž, KEĎ bude slnečno
  7. Je slnečno JE DOSTATOČNÁ PODMIENKA PRE Pôjdem na pláž
  8. Pôjdem na pláž NASLEDOVAŤ, že je slnečno
  9. Je slnečno ZNAMENÁ Pôjdem na pláž
  10. NUTNÁ PODMIENKA PRE slnečno je, že pôjdem na pláž
  11. Pôjdem na pláž, AK bude slnečno
  12. Pôjdem na pláž JE POTREBNÉ, PRETOŽE je slnečno
  13. Je slnečno JE NUTNÁ PODMIENKA PRE Pôjdem na pláž

Ak existuje podmienený výrok „ak p, potom q“, potom tento výrok P ⇒ Q bude nepravdivý, keď bude premisa p pravdivá, a záver q bude nepravdivý. Vo všetkých ostatných prípadoch to znamená, že keď p je nepravdivé alebo Q je pravdivé, výrok P ⇒ Q bude pravdivý. Toto tvrdenie môžeme znázorniť pomocou pravdivostnej tabuľky, v ktorej nepravda bude reprezentovaná F a pravda bude reprezentovaná T. Pravdivostná tabuľka tvrdenia „ak P, potom Q“ je opísaná takto:

P Q P ⇒ q
T T T
T F F
F T T
F F T

Nie je potrebné, aby premisy a záver spolu súviseli. Na základe formulácie P a Q závisí interpretácia pravdivostnej tabuľky.

Napríklad:

  • Ak je Jack vyrobený z plastu, potom je oceán zelený.
  • Vyhlásenie: Jack je vyrobený z plastu
  • Výrok: Oceán je zelený

Vyššie uvedené dve vyhlásenia nedávajú žiadny zmysel, pretože Jack je človek a nikdy nemôže byť vyrobený z plastu, a ďalšie vyhlásenie Ocean is green sa nikdy nestane, pretože oceán je vždy modrý a farbu oceánu nemožno zmeniť. Ako vidíme, oba výroky spolu nesúvisia. Na druhej strane platí pravdivostná tabuľka pre výrok P ⇒ Q. Nejde teda o to, či je pravdivostná tabuľka správna alebo nie, ale ide o predstavivosť a interpretáciu.

Takže v P ⇒ Q nepotrebujeme žiadny typ spojenia medzi premisou a následkom. Na základe skutočnej hodnoty P a Q závisí ich význam iba.

Tieto vyhlásenia budú tiež nepravdivé, aj keď vezmeme do úvahy obe vyhlásenia pre náš svet, takže

 False ⇒ False 

Takže keď sa pozrieme na vyššie uvedenú pravdivostnú tabuľku, vidíme, že keď P je nepravda a Q je nepravda, potom P ⇒ Q je pravda.

Takže ak je Jack vyrobený z plastu, potom bude oceán zelený.

Premisa p a záver q však budú súvisieť a obe tvrdenia dávajú zmysel.

Nejednoznačnosť

V implikovanom operátore môže byť nejednoznačnosť. Takže keď použijeme implikačný operátor (⇒), v tomto čase by sme mali použiť zátvorku.

Napríklad: V tomto príklade máme nejednoznačný výrok P ⇒ Q ⇒ R. Teraz máme dva nejednoznačné výroky ((P ⇒ Q) ⇒ R) alebo (P ⇒ (Q ⇒ R)) a musíme ukázať, či tieto výroky sú podobné alebo nie.

Riešenie: Preukážeme to pomocou pravdivostnej tabuľky, ktorá je opísaná takto:

P Q R (P ⇒ Q) (O ⇒ R) P ⇒ (Q ⇒ R) (P ⇒ Q) ⇒ R
F F F T T T F
F F T T T T T
F T F T F T F
F T T T T T T
T F F F T T T
T F T F T T T
T T F T F F F
T T T T T T T

Vo vyššie uvedenej pravdivostnej tabuľke môžeme vidieť, že pravdivostná tabuľka P ⇒ (Q ⇒ R) a (P ⇒ Q) ⇒ R nie sú podobné. Obidve teda budú generovať rôzne výstupy alebo výsledky.

Viac o Implikácii

Niektoré ďalšie príklady dôsledkov sú opísané nasledovne:

  • Ak bude slnečno, pôjdem do školy.
  • Ak dostanem dobrú prácu, zarobím peniaze.
  • Ak budem mať dobré známky, moji rodičia budú spokojní.

Vo všetkých vyššie uvedených príkladoch sme zmätení, pretože nevieme, kedy bude implikácia považovaná za pravdivú a kedy za nepravdivú. Na vyriešenie tohto problému a na pochopenie pojmu implikácia použijeme hypotetický príklad. V tomto príklade budeme predpokladať, že Marry bude hrať bedminton so svojím priateľom Jackom a jeho priateľ Jack chce Marry trochu motivovať, a tak ju navnadí vyhlásením:

 'If you win then I will buy a ring for you' 

Jack týmto vyhlásením znamená, že ak vyhrá manželstvo, potom samozrejme kúpi prsteň. Prostredníctvom tohto vyhlásenia sa Jack zaviaže len vtedy, keď vyhrá Marry. V žiadnom prípade sa nič nedopustil, keď Mary prepadla. Takže na konci zápasu môžu existovať iba štyri možnosti, ktoré sú opísané nasledovne:

  • Marry vyhráva - kúpte si prsteň.
  • Marry vyhráva - nekúpte si prsteň.
  • Marry prehrá - kúpte si prsteň.
  • Marry prehrala - nekúp si prsteň.

Jack však neurobil žiadne vyhlásenie týkajúce sa pravidla (B). Vo svojom vyhlásení tiež nespomenul pravidlá číslo (C) a (D), takže ak Marry prehrá, potom je úplne na Jackovi, či jej kúpi prsteň alebo nie. V skutočnosti sa výroky (A), (C) a (D) môžu stať výsledkom výroku, ktorý Jack povie Marry, ale (B) výsledkom nebude. Ak dôjde k výsledku (B), len potom bude Jack prichytený pri klamstve. Vo všetkých ostatných troch prípadoch, t.j. (A), (C) a (D), bude hovoriť pravdu.

Teraz použijeme jednoduchší výrok, aby sme mohli symbolicky definovať Jackov výrok takto:

 P: you win Q: I will buy a ring for you 

V tejto implikácii používame logický symbol ⇒, ktorý možno čítať ako „implikuje“. Vytvoríme príkaz Jack's Compound pomocou umiestnenia tejto šípky z P do Q takto:

 P ⇒ Q: If you win, then I will buy a ring for you. 

Na záver sme zistili, že implikácia bude nepravdivá iba vtedy, keď je P pravdivé a q nepravdivé. Podľa tohto vyhlásenia Marry vyhrá hru, ale Jack si bohužiaľ nekúpi prsteň. Vo všetkých ostatných prípadoch/výsledkoch bude vyhlásenie pravdivé. V súlade s tým je pravdivostná tabuľka pre implikáciu opísaná takto:

P Q P ⇒ Q
T T T
T F F
F T T
F F T

Zoznam zodpovedajúcich logických rovníc pre implikáciu je opísaný takto:

 T → T = T T → F = F F → T = T F → F = T 

Príklady implikácie:

Existujú rôzne príklady dôsledkov a niektoré z nich sú opísané takto:

Príklad 1: Predpokladajme, že existujú štyri výroky, P, Q, R a S kde

P: Jack je v škole

O: Jack učí

R: Jack spí

S: Jack je chorý

Teraz popíšeme niekoľko symbolických výrokov, ktoré sú spojené s týmito jednoduchými výrokmi.

  1. P → R
  2. S → ~P
  3. ~Q → (S ∧ R)
  4. (P ∨ R) → ~Q
  5. (~R ∧ ~S) → (Q ∨ ~P)

Tu musíme ukázať reprezentáciu interpretácie týchto symbolických výrokov do slov.

Riešenie:

P → R Ak je Jack v škole, potom Jack učí.
S → ~P Ak je Jack chorý, potom nie je v škole.
~Q → (S ∧ R) Ak Jack neučí, potom je chorý a spí.
(P ∨ R) → ~Q Ak je Jack v škole alebo spí, potom neučí.
(~R ∧ ~S) → (Q ∨ ~P) Ak Jack nespí a nie je chorý, potom v škole učí alebo nie.

Príklad 2: V tomto príklade máme implikáciu P → Q. Tu máme tiež tri ďalšie zložené výroky, ktoré sú prirodzene spojené s touto implikáciou, ktorá je v rozpore s implikáciou, je inverzná a naopak. Vzťah medzi všetkými týmito štyrmi tvrdeniami je opísaný pomocou tabuľky, ktorá je opísaná takto:

Implikácia P → Q
konverzovať Q → P
Inverzne ~P → ~Q
Kontrapozitívny ~Q → ~P

Teraz zvážime príklad implikácie, ktorý obsahuje výrok: „Ak sa dobre učíš, máš dobré známky“. Toto tvrdenie je v tvare P → Q, kde

P: Dobre sa učíš

Otázka: Dostávate dobré známky

Teraz použijeme príkazy P a Q a ukážeme štyri súvisiace príkazy takto:

Dôsledok: Ak sa dobre učíte, máte dobré známky.

konverzovať: Ak máte dobré známky, dobre sa učíte.

Inverzná: Ak sa neučíte dobre, nedostávate dobré známky.

Kontrapozitívne: Ak nemáte dobré známky, neučíte sa dobre.

Pravdivostné hodnoty všetkých vyššie uvedených pridružených tvrdení sú opísané pomocou pravdivostnej tabuľky, ktorá je opísaná nasledovne

P Q ~P ~Q P → Q Q → P ~P → ~Q ~Q → ~P
T T F F T T T T
T F F T F T T F
F T T F T F F T
F F T T T T T T

Vo vyššie uvedenej tabuľke vidíme, že implikácia (P → Q) a jej kontrapozitív (~Q → ~P) majú vo svojich stĺpcoch rovnakú hodnotu. To znamená, že obaja sú rovnocenní. Môžeme teda povedať, že:

 P → Q = ~Q → ~P 

Podobne môžeme vidieť, že obrátené a inverzné majú vo svojich stĺpcoch podobné hodnoty. Ale na tom nebude žiadny rozdiel, pretože inverzná je protikladom naopak. Podobne môže pôvodná implikácia vychádzať z kontrapozitívu z kontrapozitívu. (To znamená, že ak negujeme P a Q a potom zmeníme smer šípky, a potom znova zopakujeme proces, to znamená negujeme ~P a ~Q, a opäť zmeníme smer šípky, v tomto prípade dostaneme tam, kde sme začali).