Een bewering is een zin die waar (T) is of niet waar (F) is, maar niet allebei. Beweringen worden vaak opgeschreven met P,Q,R,P1,P2,...,Pn. Voorbeelden van beweringen zijn:
Het getal 3 is oneven (T)
Het getal 57 is priem (F)
Een open beweringP(x) over een domein S is een bewering voor iedere x in S.
Voorbeeld
Gegeven is de bewering P(x):(x−3)2≤1 over S=Z.
Dan geldt bijvoorbeeld P(2) is waar, P(3) is waar, P(4) is waar, maar P(5) is niet waar.
Waarheidstabellen
Een waarheidstabel is een tabel met alle mogelijke waar/niet waar-waardes voor de beweringen. Een waarheidstabel voor n beweringen heeft 2n rijen.
Voorbeeld
Voor beweringen P en Q ziet de waarheidstabel er als volgt uit:
P
Q
T
T
T
F
F
T
F
F
Samengestelde beweringen
Beweringen kun je samenvoegen tot een nieuwe bewering.
Negatie ("niet")
De negatie van een bewering P is een nieuwe bewering, notatie ¬P ("niet-P"). De bewering ¬P is alleen waar als de bewering P niet waar is.
De waarheidstabel ziet er dan zo uit:
P
¬P
T
F
F
T
Disjunctie ("of")
De disjunctie van beweringen P en Q is een nieuwe bewering, notatie P∨Q ("P of Q"). De bewering P∨Q is waar wanneer minstens één van P en Q waar is.
De waarheidstabel ziet er dan zo uit:
P
Q
P∨Q
T
T
T
T
F
T
F
T
T
F
F
F
Conjunctie ("en")
De conjunctie van beweringen P en Q is een nieuwe bewering, notatie P∧Q ("P en Q"). De bewering P∧Q is waar wanneer zowel P als Q waar is.
De waarheidstabel ziet er dan zo uit:
P
Q
P∧Q
T
T
T
T
F
F
F
T
F
F
F
F
Implicatie ("als, dan")
De implicatie van beweringen P en Q is een nieuwe bewering, notatie P⟹Q ("als P, dan Q"). De bewering P⟹Q is waar wanneer zowel P als Q waar is, of P niet waar is.
In de implicatie P⟹Q heet P de voowaarde en Q de conclusie. De implicatie Q⟹P is de omkering van P⟹Q.
De waarheidstabel ziet er dan zo uit:
P
Q
P⟹Q
T
T
T
T
F
F
F
T
T
F
F
T
Voorbeeld
Gegeven zijn de beweringen P(x):x=−3 en Q(x):∣x∣=3 over S=Z.
Nu zijn Q(−3)⟹P(−3) en Q(2)⟹P(2) waar, maar Q(3)⟹P(3) is niet waar.
Verder geldt voor iedere x dat P(x)⟹Q(x) waar is.
Bi-implicatie
Voor beweringen P en Q heet de conjunctie (P⟹Q)∧(Q⟹P) de bi-implicatie, notatie P⟺Q. Deze bi-implicatie is alleen waar als P en Q allebei waar of allebei niet waar zijn.
De waarheidstabel ziet er dan zo uit:
P
Q
P⟺Q
T
T
T
T
F
F
F
T
F
F
F
T
Tautologie en tegenspraak
Een tautologie is een bewering die altijd waar is.
Voorbeeld
De bewering P∨¬P is een tautologie, wat volgt uit de waarheidstabel:
P
¬P
P∨¬P
T
F
T
F
T
T
Een tegenspraak is een bewering die nooit waar is.
Voorbeeld
De bewering P∧¬P is een tegenspraak, wat volgt uit de waarheidstabel:
P
¬P
P∧¬P
T
F
F
F
T
F
Er geldt: als P een tautologie is, dan is ¬P een tegenspraak.
Logische equivalentie
Samengestelde beweringen P en Q zijn logisch equivalent als ze precies dezelfde waarheidstabellen hebben. We noteren dat als P≡Q.
Er geldt: P en Q zijn logisch equivalent dan en slechts dan als P⟺Q een tautologie is.
Eigenschappen van samengestelde beweringen
Met deze definitie van logische equivalentie kunnen we een paar eigenschappen opschrijven over beweringen P, Q en R:
P∨Q≡Q∨P en P∧Q≡Q∧P
P∨(Q∨R)≡(P∨Q)∨R en P∧(Q∧R)≡(P∧Q)∧R
P∨(Q∧R)≡(P∨Q)∧(P∨R) en P∧(Q∨R)≡(P∧Q)∨(P∧R)
¬(P∨Q)≡¬P∧¬Q en ¬(P∧Q)≡¬P∨¬Q
Al deze eigenschappen kunnen bewezen worden met waarheidstabellen.
Quantoren
Een quantor maakt van een open bewering een gesloten bewering.
Universele quantor
De universele quantor, notatie ∀, betekent dat iets waar is voor ieder element uit het domein. Zo betekent ∀x∈S:P(x) dat voor iedere x uit S, P(x) waar is.
Voorbeeld
Gegeven is de open bewering P(x):x2>0. Nu geldt dat de bewering ∀x∈{1,2,3,...}:P(x) waar is. Maar de bewering ∀x∈{0,1,2,3,...}:P(x) is niet waar, omdat deze niet waar is voor x=0.
Existentiële quantor
De existentiële quantor, notatie ∃, betekent dat iets waar is voor minimaal één element uit het domein. Zo betekent ∃x∈S:P(x) dat er minstens één element x bestaat in S, zodat P(x) waar is.
Voorbeeld
Gegeven is de open bewering P(x):x2>0. Nu geldt dat de bewering ∃x∈{0,1,2,3,...}:P(x) waar is. Bijvoorbeeld voor x=1.
Let op dat het domein belangrijk is:
Voorbeeld
Gegeven is de open bewering P(x):x2=3. Nu is de bewering ∃x∈R:P(x) waar, bijvoorbeeld voor x=3.
De bewering ∃x∈Z:P(x) daarentegen is niet waar.
Negatie van quantoren
Voor de negatie van quantoren gelden de volgende regels:
¬(∀x∈S:P(x))≡∃x∈S:¬P(x)
¬(∃x∈S:P(x))≡∀x∈S:¬P(x)
In het algemeen wissel je bij negatie de ∀- en ∃-symbolen om, en trek je het ¬-symbool "naar binnen".