Clever Quest Lab ← Matematika · 1. ročník SŠ
Matematika1. ročník SŠVýroková logika a pravdivostné tabuľky

Výroková logika a pravdivostné tabuľky

Výroková logika skúma, ako pravdivosť zložených tvrdení závisí od pravdivosti ich častí. Naučíš sa rozoznať výrok, používať logické spojky, zostaviť pravdivostnú tabuľku a správne negovať zložené výroky — a na konci si všetko vyskúšaš v interaktívnej tabuľke.

Čo je výrok

Výrok je oznamovacia veta (tvrdenie), o ktorej má zmysel povedať, či je pravdivá, alebo nepravdivá. Každý výrok má práve jednu pravdivostnú hodnotu: 1 (pravdivý výrok) alebo 0 (nepravdivý výrok). Výroky označujeme veľkými písmenami A, B, C, …

Výrokom nie je:

Negácia výroku

Negácia výroku A je výrok ¬A, ktorý má opačnú pravdivostnú hodnotu ako výrok A. Čítame „nie je pravda, že A“ alebo „non A“; v niektorých učebniciach sa negácia zapisuje A′.

A¬A
10
01

Príklad — A: „Číslo 10 je deliteľné tromi.“ (nepravdivý výrok), ¬A: „Číslo 10 nie je deliteľné tromi.“ (pravdivý výrok).

Negácia nie je to isté ako „opak“. Negáciou výroku „Naše mužstvo zápas vyhralo.“ je „Naše mužstvo zápas nevyhralo.“ (prehralo alebo remizovalo), nie „Naše mužstvo zápas prehralo.“ Dvojitá negácia vráti pôvodnú hodnotu: ¬(¬A) má vždy rovnakú pravdivostnú hodnotu ako A.

Zložené výroky a logické spojky

Z jednoduchých výrokov tvoríme pomocou logických spojok zložené výroky. Pravdivostná hodnota zloženého výroku závisí iba od pravdivostných hodnôt jeho zložiek, nie od ich obsahu. Prehľadne ju zachytáva pravdivostná tabuľka, v ktorej sú vypísané všetky kombinácie hodnôt.

SpojkaZápisČítame
negácia¬Anie je pravda, že A
konjunkciaA ∧ BA a zároveň B
disjunkciaA ∨ BA alebo B
implikáciaA ⇒ Bak A, tak B
ekvivalenciaA ⇔ BA práve vtedy, keď B

Konjunkcia A ∧ B

Čítame „A a B“ alebo „A a zároveň B“. Konjunkcia je pravdivá iba vtedy, keď sú pravdivé oba výroky.

ABA ∧ B
111
100
010
000

„Číslo 12 je párne a je deliteľné tromi.“ má tvar 1 ∧ 1, je to pravdivý výrok. „Číslo 12 je párne a je deliteľné piatimi.“ má tvar 1 ∧ 0, je to nepravdivý výrok. Zo života: „Mám pri sebe lístok aj preukaz.“ — stačí, aby jedno z toho chýbalo, a výrok neplatí.

Disjunkcia A ∨ B

Čítame „A alebo B“. Disjunkcia je pravdivá, keď je pravdivý aspoň jeden z výrokov; nepravdivá je iba vtedy, keď sú nepravdivé oba. Matematické „alebo“ teda nie je vylučovacie — pripúšťa aj to, že platia oba výroky naraz.

ABA ∨ B
111
101
011
000

„Číslo 9 je párne alebo je deliteľné tromi.“ má tvar 0 ∨ 1, je to pravdivý výrok. „Číslo 7 je párne alebo je deliteľné tromi.“ má tvar 0 ∨ 0, je to nepravdivý výrok. Zo života: „Na obed si dám polievku alebo šalát.“ je pravda aj vtedy, keď si dám oboje.

Implikácia A ⇒ B

Čítame „ak A, tak B“ alebo „z A vyplýva B“. Výrok A sa nazýva predpoklad, výrok B záver. Implikácia je nepravdivá v jedinom prípade: keď je predpoklad pravdivý a záver nepravdivý.

Zo života — sľub „Ak bude zajtra pršať, vezmem si dáždnik.“ (A: „Zajtra bude pršať.“, B: „Vezmem si dáždnik.“):

ABA ⇒ BČo sa stalo
111pršalo, dáždnik som si vzal — sľub som dodržal
100pršalo, dáždnik som si nevzal — sľub som porušil
011nepršalo, dáždnik som si vzal — sľub som neporušil
001nepršalo, dáždnik som si nevzal — sľub som neporušil

Prečo je implikácia s nepravdivým predpokladom pravdivá? Implikácia nehovorí nič o tom, čo sa stane, keď predpoklad neplatí. Sľub o dáždniku poruším iba vtedy, keď pršať bude a dáždnik si nevezmem. Ak pršať nebude, sľub som neporušil, nech urobím čokoľvek — a keďže každý výrok je buď pravdivý, alebo nepravdivý, implikácia je vtedy pravdivá.

Rovnako to potrebujeme v matematike. Veta „Ak je celé číslo deliteľné štyrmi, tak je párne.“ má platiť pre každé celé číslo. Pre číslo 8 má tvar 1 ⇒ 1, pre číslo 6 tvar 0 ⇒ 1 a pre číslo 7 tvar 0 ⇒ 0 — vo všetkých troch prípadoch preto musí byť implikácia pravdivá. Prípad 1 ⇒ 0 (číslo deliteľné štyrmi, ktoré nie je párne) nenastane nikdy.

Obrátená implikácia a obmena implikácie

K implikácii A ⇒ B patria dve ďalšie implikácie, ktoré sa s ňou často zamieňajú:

ABA ⇒ BB ⇒ A¬B ⇒ ¬A
11111
10010
01101
00111

Stĺpce A ⇒ B a ¬B ⇒ ¬A sú zhodné: implikácia a jej obmena sú logicky ekvivalentné — buď platia obe, alebo ani jedna. Obrátená implikácia sa od pôvodnej líši v dvoch riadkoch, takže z platnosti implikácie nevyplýva platnosť obrátenej implikácie.

Príklad pre prirodzené číslo n:

Obmenu využíva nepriamy dôkaz: namiesto implikácie A ⇒ B dokážeme jej obmenu ¬B ⇒ ¬A.

Ekvivalencia A ⇔ B

Čítame „A práve vtedy, keď B“ alebo „A vtedy a len vtedy, keď B“. Ekvivalencia je pravdivá, keď majú oba výroky rovnakú pravdivostnú hodnotu — oba sú pravdivé alebo oba nepravdivé. Znamená to isté ako implikácia oboma smermi: (A ⇒ B) ∧ (B ⇒ A).

ABA ⇔ B
111
100
010
001

„Číslo 18 je deliteľné šiestimi práve vtedy, keď je deliteľné dvoma aj tromi.“ má tvar 1 ⇔ 1, je to pravdivý výrok. „Číslo 15 je párne práve vtedy, keď je deliteľné piatimi.“ má tvar 0 ⇔ 1, je to nepravdivý výrok. Aj „Číslo 7 je párne práve vtedy, keď je deliteľné štyrmi.“ je pravdivý výrok, lebo má tvar 0 ⇔ 0.

Poradie spojok a zátvorky

Poradie, v akom sa spojky vyhodnocujú, určujú zátvorky — podobne ako pri počítaní s číslami. Negácia sa viaže len na výrok, ktorý stojí hneď za ňou: ¬A ∨ B znamená (¬A) ∨ B, nie ¬(A ∨ B). Pri ostatných spojkách radšej vždy píš zátvorky: (A ∧ B) ⇒ C je iný výrok ako A ∧ (B ⇒ C).

Pravdivostná tabuľka, tautológia a kontradikcia

Pravdivostnú tabuľku zloženého výroku zostavíme v troch krokoch:

  1. Vypíšeme všetky kombinácie pravdivostných hodnôt jednoduchých výrokov. Pri n výrokoch ich je 2n: pre 2 výroky 4 riadky, pre 3 výroky 8 riadkov, pre 4 výroky 16 riadkov.
  2. Pridávame stĺpce pre čoraz zložitejšie časti výroku — od vnútra zátvoriek smerom von.
  3. Posledný stĺpec patrí celému výroku.

Podľa posledného stĺpca rozlišujeme:

A¬AA ∨ ¬AA ∧ ¬A
1010
0110

Logicky ekvivalentné výroky

Dva zložené výroky sú logicky ekvivalentné, ak majú pri každej kombinácii hodnôt rovnakú pravdivostnú hodnotu — ich stĺpce v tabuľke sú zhodné. Ekvivalencia medzi nimi je potom tautológia. Príkladom sú výroky A ⇒ B a ¬A ∨ B:

ABA ⇒ B¬A¬A ∨ B
11101
10000
01111
00111

Negácie zložených výrokov

Negáciu zloženého výroku nedostaneme tak, že znegujeme jeho časti a spojku necháme. Platia tieto pravidlá (každé sa dá overiť pravdivostnou tabuľkou):

VýrokJeho negácia
A ∧ B¬A ∨ ¬B
A ∨ B¬A ∧ ¬B
A ⇒ BA ∧ ¬B
A ⇔ B(A ∧ ¬B) ∨ (¬A ∧ B)

Prvé dve pravidlá sa nazývajú De Morganove pravidlá: ¬(A ∧ B) ⇔ (¬A ∨ ¬B) a ¬(A ∨ B) ⇔ (¬A ∧ ¬B). Negáciu ekvivalencie možno zapísať aj kratšie ako A ⇔ ¬B — platí práve jeden z výrokov.

Pozor: negácia implikácie nie je implikácia. Veta „Ak bude pršať, nezostanem doma.“ nie je negáciou výroku „Ak bude pršať, zostanem doma.“ — keď pršať nebude, sú pravdivé obe.

Kvantifikované výroky a ich negácia

Z výrokovej formy vznikne výrok aj tak, že povieme, pre koľko hodnôt premennej platí:

Pri negácii sa kvantifikátor zmení na opačný a vlastnosť sa zneguje:

VýrokJeho negácia
Každý … má vlastnosť V.Aspoň jeden … nemá vlastnosť V.
Aspoň jeden … má vlastnosť V.Žiadny … nemá vlastnosť V.
Aspoň traja …Najviac dvaja …
Najviac traja …Aspoň štyria …

Symbolicky: ¬(∀x: V(x)) ⇔ (∃x: ¬V(x)) a ¬(∃x: V(x)) ⇔ (∀x: ¬V(x)).

Riešené príklady

Príklad 1 — tabuľka po stĺpcoch: Zostav pravdivostnú tabuľku výroku (A ∧ B) ⇒ ¬C.
  1. Výrok obsahuje tri jednoduché výroky, tabuľka má 23 = 8 riadkov. Kombinácie vypíšeme systematicky od 1, 1, 1 po 0, 0, 0.
  2. Stĺpec A ∧ B: hodnota 1 je len tam, kde A = 1 aj B = 1 (prvé dva riadky).
  3. Stĺpec ¬C: opačná hodnota ako C.
  4. Posledný stĺpec: implikácia je nepravdivá len tam, kde A ∧ B = 1 a zároveň ¬C = 0.
ABCA ∧ B¬C(A ∧ B) ⇒ ¬C
111100
110111
101001
100011
011001
010011
001001
000011

Výrok je nepravdivý v jedinom riadku (A = 1, B = 1, C = 1) a pravdivý v 7 z 8 riadkov — nie je to tautológia ani kontradikcia.

Príklad 2 — dôkaz tautológie: Dokáž, že výrok (A ⇒ B) ⇔ (¬B ⇒ ¬A) je tautológia.
  1. Dva jednoduché výroky, tabuľka má 22 = 4 riadky.
  2. Vyplníme stĺpec A ⇒ B — hodnota 0 je len v riadku A = 1, B = 0.
  3. Doplníme stĺpce ¬B a ¬A a z nich stĺpec ¬B ⇒ ¬A.
  4. Ekvivalencia je pravdivá tam, kde majú stĺpce A ⇒ B a ¬B ⇒ ¬A rovnakú hodnotu.
ABA ⇒ B¬B¬A¬B ⇒ ¬A(A ⇒ B) ⇔ (¬B ⇒ ¬A)
1110011
1001001
0110111
0011111

V poslednom stĺpci sú samé 1, výrok je teda tautológia. Tým sme dokázali, že implikácia a jej obmena sú logicky ekvivalentné.

Príklad 3 — negácia slovne zadaného výroku: Neguj výrok „Ak bude pekne a budem mať čas, pôjdem na výlet.“
  1. Označíme jednoduché výroky — A: „Bude pekne.“, B: „Budem mať čas.“, C: „Pôjdem na výlet.“
  2. Zápis výroku: (A ∧ B) ⇒ C.
  3. Negácia implikácie ponechá predpoklad a zneguje záver: (A ∧ B) ∧ ¬C.
  4. Slovne: „Bude pekne, budem mať čas a na výlet nepôjdem.“

Podobne výrok „Každý žiak triedy vie plávať alebo korčuľovať.“ má negáciu „Aspoň jeden žiak triedy nevie plávať ani korčuľovať.“ — kvantifikátor sa zmení na opačný a disjunkcia sa podľa De Morganovho pravidla zmení na konjunkciu negácií.

🧠 Zapamätaj si

Vyskúšaj si to — pravdivostná tabuľka

Napíš zložený výrok alebo ho poskladaj tlačidlami. Tabuľka sa rozloží na stĺpce podvýrazov a prepočíta sa pri každej zmene.

Z klávesnice môžeš písať aj náhradné znaky: ! alebo ~ namiesto ¬, & namiesto ∧, | namiesto ∨, -> alebo => namiesto ⇒, <-> alebo <=> namiesto ⇔. Premenné sú písmená (A, B, p, q, …), najviac 4 rôzne; 1 a 0 znamenajú pravdivý a nepravdivý výrok a písmená T a F sa čítajú ako 1 a 0. Bez zátvoriek sa spojky vyhodnocujú v poradí ¬, ∧, ∨, ⇒, ⇔.

Príklady na jedno kliknutie

Interaktívna tabuľka potrebuje zapnutý JavaScript.

Sú dva výrazy logicky ekvivalentné?

Zadaj dva výrazy. Tabuľka ukáže ich hodnoty vedľa seba a zvýrazní riadky, v ktorých sa líšia.

Tlačidlá píšu do toho z dvoch polí, v ktorom bol naposledy kurzor.

Príklady na jedno kliknutie

Porovnanie výrazov potrebuje zapnutý JavaScript.

Pozri aj