Símbolo que conecta fórmulas oracionales en lógica
En lógica , un conectivo lógico (también llamado operador lógico , conectivo oracional u operador oracional ) es una constante lógica . Los conectivos se pueden utilizar para conectar fórmulas lógicas. Por ejemplo, en la sintaxis de la lógica proposicional , el conectivo binario se puede utilizar para unir las dos fórmulas atómicas y , lo que da como resultado la fórmula compleja .
Los conectivos comunes incluyen negación , disyunción , conjunción , implicación y equivalencia . En los sistemas estándar de lógica clásica , estos conectivos se interpretan como funciones de verdad , aunque reciben una variedad de interpretaciones alternativas en lógicas no clásicas . Sus interpretaciones clásicas son similares a los significados de expresiones del lenguaje natural como "no", "o", "y" y "si" en inglés , pero no idénticas. Las discrepancias entre los conectivos del lenguaje natural y los de la lógica clásica han motivado enfoques no clásicos del significado del lenguaje natural, así como enfoques que combinan una semántica compositiva clásica con una pragmática sólida .
En los lenguajes formales , las funciones de verdad se representan mediante símbolos inequívocos. Esto permite que las afirmaciones lógicas no se entiendan de forma ambigua. Estos símbolos se denominan conectivos lógicos , operadores lógicos , operadores proposicionales o, en lógica clásica , conectivos veritativo-funcionales . Para conocer las reglas que permiten construir nuevas fórmulas bien formadas mediante la unión de otras fórmulas bien formadas mediante conectivos veritativo-funcionales, véase fórmula bien formada .
Los conectores lógicos se pueden utilizar para unir cero o más enunciados, por lo que se puede hablar de conectores lógicos n - arios . Las constantes booleanas True y False se pueden considerar operadores cero-arios. La negación es un conector 1-ario, y así sucesivamente.
Lista de conectores lógicos comunes
Los conectivos lógicos comúnmente utilizados incluyen los siguientes. [2]
Negación (no) : , , (prefijo) en el que es el más moderno y ampliamente utilizado, y es usado por muchas personas también;
Conjunción (y) : , , (prefijo) en el que es el más moderno y ampliamente utilizado;
Disyunción (o) : , (prefijo) en el que es el más moderno y ampliamente utilizado;
Implicación (si... entonces) : , , , (prefijo) en el que es el más moderno y ampliamente utilizado, y también lo usa mucha gente;
Equivalencia (si y solo si) : , , , , (prefijo) en el que es el más moderno y ampliamente utilizado, y también puede ser una buena opción en comparación con denotar implicación como .
Por ejemplo, el significado de las afirmaciones está lloviendo (denotado por ) y estoy en casa (denotado por ) se transforma cuando las dos se combinan con conectivos lógicos:
No está lloviendo ( );
Está lloviendo y estoy dentro de casa ( );
Está lloviendo o estoy en el interior ( );
Si llueve, entonces estoy dentro de casa ();
Si estoy en interiores, entonces está lloviendo ();
Estoy dentro de casa si y sólo si está lloviendo ( ).
También es común considerar que la fórmula siempre verdadera y la fórmula siempre falsa son conectivas (en cuyo caso son nulas ).
Negación: el símbolo apareció en Heyting en 1930 [3] [4] (compárese con el símbolo ⫟ de Frege en su Begriffsschrift [5] ); el símbolo apareció en Russell en 1908; [6] una notación alternativa es agregar una línea horizontal encima de la fórmula, como en ; otra notación alternativa es utilizar un símbolo primo como en .
Implicación: el símbolo apareció en Hilbert en 1918; [10] : 76 fue utilizado por Russell en 1908 [6] (compárese con la Ɔ de Peano, la C invertida); apareció en Bourbaki en 1954. [11]
Equivalencia: el símbolo en Frege en 1879; [12] en Becker en 1933 (no es la primera vez y para esto véase lo siguiente); [13] apareció en Bourbaki en 1954; [14] otros símbolos aparecieron puntualmente en la historia, como en Gentzen , [15] en Schönfinkel [8] o en Chazal, [16]
Falso: el símbolo también proviene de la interpretación de Boole de la lógica como un anillo; otras notaciones incluyen (rotado ) que se encuentra en Peano en 1889.
Algunos autores usaron letras para conectivos: para conjunción ("und" en alemán para "y") y para disyunción ("oder" en alemán para "o") en los primeros trabajos de Hilbert (1904); [17] para negación, para conjunción, para negación alternativa, para disyunción, para implicación, para bicondicional en Łukasiewicz en 1929.
Redundancia
Un conectivo lógico como la implicación inversa " " es en realidad lo mismo que el condicional material con argumentos intercambiados; por lo tanto, el símbolo para la implicación inversa es redundante. En algunos cálculos lógicos (notablemente, en la lógica clásica ), ciertas declaraciones compuestas esencialmente diferentes son lógicamente equivalentes . Un ejemplo menos trivial de una redundancia es la equivalencia clásica entre y . Por lo tanto, un sistema lógico basado en la clásica no necesita el operador condicional " " si " " (no) y " " (o) ya están en uso, o puede usar " " solo como un azúcar sintáctico para un compuesto que tiene una negación y una disyunción.
Hay dieciséis funciones booleanas que asocian los valores de verdad de entrada y con salidas binarias de cuatro dígitos . [18] Estas corresponden a posibles elecciones de conectivos lógicos binarios para la lógica clásica . Diferentes implementaciones de la lógica clásica pueden elegir diferentes subconjuntos funcionalmente completos de conectivos.
Un enfoque consiste en elegir un conjunto mínimo y definir otros conectivos mediante alguna forma lógica, como en el ejemplo anterior con el condicional material. Los siguientes son los conjuntos mínimos funcionalmente completos de operadores en lógica clásica cuyas aridades no superan 2:
Un elemento
, .
Dos elementos
, , , , , , , , , , , , , , , , .
Tres elementos
, , , , , .
Otro enfoque consiste en utilizar conectivos de derechos iguales de un cierto conjunto conveniente y funcionalmente completo, pero no mínimo . Este enfoque requiere más axiomas proposicionales , y cada equivalencia entre formas lógicas debe ser un axioma o demostrable como un teorema.
La situación, sin embargo, es más complicada en la lógica intuicionista . De sus cinco conectivos, {∧, ∨, →, ¬, ⊥}, sólo la negación "¬" puede reducirse a otros conectivos (véase Falso (lógica) § Falso, negación y contradicción para más información). Ni la conjunción, ni la disyunción, ni el condicional material tienen una forma equivalente construida a partir de los otros cuatro conectivos lógicos.
Lenguaje natural
Los conectores lógicos estándar de la lógica clásica tienen equivalentes aproximados en las gramáticas de los lenguajes naturales. En inglés , como en muchos idiomas, dichas expresiones son típicamente conjunciones gramaticales . Sin embargo, también pueden tomar la forma de complementadores , sufijos verbales y partículas . Las denotaciones de los conectores de los lenguajes naturales son un tema importante de investigación en semántica formal , un campo que estudia la estructura lógica de los lenguajes naturales.
Los significados de los conectores del lenguaje natural no son exactamente idénticos a sus equivalentes más cercanos en la lógica clásica. En particular, la disyunción puede recibir una interpretación exclusiva en muchos idiomas. Algunos investigadores han tomado este hecho como evidencia de que la semántica del lenguaje natural no es clásica . Sin embargo, otros mantienen la semántica clásica al postular explicaciones pragmáticas de la exclusividad que crean la ilusión de no clasicidad. En tales explicaciones, la exclusividad se trata típicamente como una implicatura escalar . Los acertijos relacionados que involucran la disyunción incluyen las inferencias de libre elección , la restricción de Hurford y la contribución de la disyunción en preguntas alternativas .
La siguiente tabla muestra las aproximaciones clásicamente definibles estándar para los conectivos ingleses.
Propiedades
Algunos conectivos lógicos poseen propiedades que pueden expresarse en los teoremas que contienen el conectivo. Algunas de esas propiedades que puede tener un conectivo lógico son:
Dentro de una expresión que contiene dos o más de los mismos conectivos asociativos en una fila, el orden de las operaciones no importa siempre y cuando no se modifique la secuencia de los operandos.
Un conectivo denotado por · se distribuye sobre otro conectivo denotado por +, si a · ( b + c ) = ( a · b ) + ( a · c ) para todos los operandos a , b , c .
Si f ( a 1 , ..., a n ) ≤ f ( b 1 , ..., b n ) para todo a 1 , ..., a n , b 1 , ..., b n ∈ {0,1} tal que a 1 ≤ b 1 , a 2 ≤ b 2 , ..., a n ≤ b n . Por ejemplo, ∨, ∧, ⊤, ⊥.
Leer las asignaciones de valores de verdad para la operación de arriba hacia abajo en su tabla de verdad es lo mismo que tomar el complemento de leer la tabla del mismo u otro conectivo de abajo hacia arriba. Sin recurrir a las tablas de verdad, se puede formular como g̃ (¬ a 1 , ..., ¬ a n ) = ¬ g ( a 1 , ..., a n ) . Por ejemplo, ¬.
Preservación de la verdad
La suma de todos esos argumentos es una tautología en sí misma. Por ejemplo, ∨, ∧, ⊤, →, ↔, ⊂ (ver validez ).
Preservación de la falsedad
El argumento compuesto "todos esos argumentos son contradicciones" es en sí mismo una contradicción. Por ejemplo, ∨, ∧, , ⊥, ⊄, ⊅ (ver validez ).
f ( f ( a )) = a . Por ejemplo, la negación en la lógica clásica.
Para la lógica clásica e intuicionista, el símbolo "=" significa que las implicaciones correspondientes "...→..." y "...←..." para los compuestos lógicos pueden demostrarse como teoremas, y el símbolo "≤" significa que "...→..." para los compuestos lógicos es una consecuencia de los conectores "...→..." correspondientes para las variables proposicionales. Algunas lógicas polivalentes pueden tener definiciones incompatibles de equivalencia y orden (consecuencia).
Tanto la conjunción como la disyunción son asociativas, conmutativas e idempotentes en la lógica clásica, en la mayoría de las variedades de lógica polivalente y en la lógica intuicionista. Lo mismo es cierto en lo que respecta a la distributividad de la conjunción respecto de la disyunción y de la disyunción respecto de la conjunción, así como en lo que respecta a la ley de absorción.
En la lógica clásica y en algunas variedades de la lógica multivaluada, la conjunción y la disyunción son duales, y la negación es autodual; esta última también es autodual en la lógica intuicionista.
Orden de precedencia
Como forma de reducir la cantidad de paréntesis necesarios, se pueden introducir reglas de precedencia : ¬ tiene mayor precedencia que ∧, ∧ mayor que ∨ y ∨ mayor que →. Por ejemplo, es la abreviatura de .
A continuación se muestra una tabla que muestra una precedencia de operadores lógicos de uso común. [19] [20]
Sin embargo, no todos los compiladores utilizan el mismo orden; por ejemplo, también se ha utilizado un orden en el que la disyunción tiene menor precedencia que la implicación o la bi-implicación. [21] A veces, la precedencia entre conjunción y disyunción no se especifica, por lo que es necesario proporcionarla explícitamente en la fórmula dada con paréntesis. El orden de precedencia determina qué conectivo es el "conectivo principal" al interpretar una fórmula no atómica.
Tabla y diagrama de Hasse
Los 16 conectores lógicos se pueden ordenar parcialmente para producir el siguiente diagrama de Hasse . El orden parcial se define declarando que si y solo si siempre que se cumple, entonces también se cumple
Pero no todos los usos de un conectivo lógico en programación informática tienen una semántica booleana. Por ejemplo, a veces se implementa una evaluación perezosa para P ∧ Q y P ∨ Q , por lo que estos conectivos no son conmutativos si una o ambas de las expresiones P , Q tienen efectos secundarios . Además, un condicional , que en cierto sentido corresponde al conectivo condicional material , es esencialmente no booleano porque para if (P) then Q;, el consecuente Q no se ejecuta si el antecedente P es falso (aunque un compuesto en su totalidad es exitoso ≈ "verdadero" en tal caso). Esto se acerca más a las opiniones intuicionistas y constructivistas sobre el condicional material, en lugar de a las opiniones de la lógica clásica.
Teoría de conjuntos
Los conectivos lógicos se utilizan para definir las operaciones fundamentales de la teoría de conjuntos , [22] de la siguiente manera:
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Fuentes
Bocheński, Józef Maria (1959), A Précis of Mathematical Logic , traducido de las ediciones en francés y alemán de Otto Bird, D. Reidel, Dordrecht, Holanda Meridional.
Chao, C. (2023).数理逻辑:形式化方法的应用[ Lógica matemática: aplicaciones del método de formalización ] (en chino). Beijing: preimpresión. págs. 15-28.