4. Equivalências, leis de De Morgan e diagramas lógicos

Transformação segura de fórmulas proposicionais, negação de compostas e análise de relações categóricas por diagramas lógicos.

Equivalências, De Morgan e diagramas lógicos

Dois testes diferentes, a mesma disciplina: fórmulas são equivalentes se têm o mesmo valor em todas as atribuições; uma conclusão sobre classes é necessária se vale em todos os diagramas admitidos pelas premissas. Uma linha com valores distintos refuta equivalência; um diagrama compatível sem a conclusão refuta necessidade.

Troque a fórmula sem mudar a verdade

PartidaForma equivalente / negação procurada
Condicional p → q¬p ∨ q e ¬q → ¬p (contrapositiva).
Negação de p → qp ∧ ¬q: exatamente o caso que torna a condicional falsa.
Bicondicional p ↔ q(p → q) ∧ (q → p) ou (p ∧ q) ∨ (¬p ∧ ¬q).
Negação de p ↔ q(p ∧ ¬q) ∨ (¬p ∧ q): valores diferentes.
Dupla negação ¬¬pp.

A conversa q → p e a inversa ¬p → ¬q não equivalem em geral a p → q. Para refutá-las, procure uma atribuição divergente; para confirmar equivalência, compare todas as linhas ou verifique se a bicondicional entre as fórmulas é sempre verdadeira.

De Morgan atravessa o agrupamento: negue cada parcela e troque ∧ por ∨ ou ∨ por ∧.

NegaçãoEquivalente
¬(p ∧ q)¬p ∨ ¬q
¬(p ∨ q)¬p ∧ ¬q

Para três parcelas, aplique a mesma troca a todas; em expressão aninhada, avance de fora para dentro, preservando parênteses. “Nem p nem q” significa ¬p ∧ ¬q. Para simplificar, reconheça também idempotência (p ∧ p ≡ p), comutatividade/associatividade (trocar ordem/agrupamento sem trocar conectivo), distributividade (p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r), e a forma dual), complemento (p ∨ ¬p sempre verdadeiro; p ∧ ¬p sempre falso), identidade (p ∧ V ≡ p, p ∨ F ≡ p) e absorção (p ∨ (p ∧ q) ≡ p, p ∧ (p ∨ q) ≡ p). Não cancele símbolos por aparência.

Leia regiões antes de concluir

Nos diagramas, letras A, B representam classes. Hachura exclui objetos; X afirma existência; região em branco não decide se existe alguém. Um X sobre fronteira conserva a dúvida entre sub-regiões possíveis.

FraseRestrição / existênciaNegação
Todo A é BA fora de B vazia (A ⊆ B).Algum A não é B.
Nenhum A é BA ∩ B vazia.Algum A é B.
Algum A é BX em A ∩ B.Nenhum A é B.
Algum A não é BX em A fora de B.Todo A é B.

Universal restringe, sem criar X: “todo A é B” sozinho não garante que exista A. “Algum” e indivíduo identificado afirmam existência. Se o enunciado estabelecer outra convenção, siga-a. Com três classes, hachure primeiro as regiões vedadas; só depois situe os X. Se um X couber em duas sub-regiões, deixe-o na fronteira, sem escolher o lado que favorece a resposta.

PremissasConsequência segura / limite
A ⊆ B, B ⊆ CA ⊆ C; inclusão não se inverte.
Algum A é C, A ⊆ BAlgum B é C; existência sobe para o conjunto maior.
Algum B é C, A ⊆ BPode estar fora de A; existência não desce.
A ⊆ B, nenhum B é CNenhum A é C.
Algum A é B, nenhum B é CAlgum A não é C.

Necessário: vale em todo diagrama compatível. Possível: cabe em algum. Incompatível: viola premissa. Um desenho favorável prova possibilidade, não necessidade.