2.7 Rökfærslur – Stærðfræði í daglegu lífi (IS) | Námsgögn
22 Rökfræði
2.7 Rökfærslur
2.7 Rökfærslur
Mynd 2.14. Ekki eru allar rökfærslur gildar og áframhaldandi barátta fyrir jafnrétti sýnir að enn er langt í land. (mynd: „The Steam Roller“, Prints and Photographs Division, Library of Congress, almenningseign)
Námsmarkmið
Eftir að hafa lokið þessum hluta átt þú að geta:
beitt modus ponens til að ákvarða niðurstöðu út frá tveimur yrðingum.
beitt modus tollens til að ákvarða niðurstöðu út frá tveimur yrðingum.
beitt keðjureglu til að draga gildar ályktanir af pörum sannra yrðinga.
Fyrri hlutar kaflans veita grunnfærni til að byggja upp og greina rökfærslur. Allar rökfærslur hafa forsendur sem styðja fullyrðingu eða niðurstöðu, en þær eru ekki allar gildar og traustar. Rökfærsla er gild ef niðurstaðan leiðir af forsendunum og traust ef hún er gild og allar forsendur hennar eru sannar. Röng eða villandi rökfærsla nefnist rökvilla. Margar tegundir rökvillna eru svo algengar að þær hafa fengið sérstök heiti.
Í þessum hluta er fjallað um tvö meginform rökfærslna. Tilleiðslurökfærsla reynir að draga almenna niðurstöðu af mynstri sértækra forsenda, en afleiðslurökfærsla dregur sértæka niðurstöðu af einni eða fleiri almennum forsendum. Sanna má gildi afleiðslurökfærslna með Venn-myndum eða sanngildistöflum.
Almennt tryggja forsendur tilleiðslurökfærslna ekki að niðurstöður þeirra séu sannar. Rökfærslurnar eru metnar sterkar eða veikar. Líkt og þegar skoðanir eru metnar ræðst matið oft af þekkingu á efninu og þeim gögnum sem sett eru fram í forsendunum. Fljótfærnisleg alhæfing er rökvilla þar sem almenn niðurstaða er dregin af ónógum gögnum.
Modus ponens
Modus ponens er gilt form skilyrtrar rökfærslu. Ef bæði skilyrðingin og forliðurinn eru sönn verður niðurstaðan einnig að vera sönn. Reglan nefnist líka staðfesting forliðar og á latínu modus ponens. Táknrænt hefur hún formið .
Modus ponens
Forsenda:
Forsenda:
Niðurstaða:
Í sanngildistöflunni sést að þegar bæði skilyrðingin og forliðurinn eru sönn er einnig sönn. Þetta gerist í fyrstu röðinni og staðfestir að modus ponens er gild rökfærsla.
T
T
T
T
F
F
F
T
T
F
F
T
Einnig má staðfesta gildi modus ponens með því að gera sanngildistöflu fyrir yrðinguna og sýna að hún sé sísanna.
T
T
T
T
T
T
F
F
F
T
F
T
T
F
T
F
F
T
F
T
Venn-myndir má einnig nota til að staðfesta afleiðslurökfærslur með skilyrtum forsendum. Skoðum yrðinguna „Ef þú spilar á gítar þá ert þú tónlistarmaður.“ Mengi gítarleikara er hlutmengi mengis tónlistarmanna, Til að staðfesta gildi rökfærslu með Venn-mynd skal aðeins teikna forsendur hennar eins og á mynd 2.15 og kanna síðan hvort niðurstaðan komi einnig fram á myndinni. Ef svo er, er rökfærslan gild; annars ekki. Mengi gítarleikara er teiknað sem hlutmengi mengis tónlistarmanna til að sýna forsenduna Táknið sýnir að forsendan er sönn. Þar með eru allar forsendurnar komnar á myndina.
Mynd 2.15. Modus ponens: Táknið × er innan mengisins p og þar með einnig innan q.
Skoðum nú Venn-myndina og könnum hvort niðurstaðan sé á henni. Niðurstaðan er . Þar sem er í menginu og er hlutmengi er einnig í . Modus ponens er því gild rökfærsla.
Dæmi 2.31
Modus ponens beitt til að ákvarða gilda niðurstöðu
Hvert yrðingapar sýnir forsendur rökfærslu. Beittu modus ponens á þessar forsendur til að ákvarða gilda niðurstöðu.
Ef Leonardo da Vinci var listamaður þá málaði hann Mona Lisu. Leonardo da Vinci var listamaður.
Ef Michael Jordan lék með Chicago Bulls þá var hann ekki knattspyrnumaður. Michael Jordan lék með Chicago Bulls.
Ef allir fiskar hafa tálkn þá hafa trúðfiskar tálkn. Allir fiskar hafa tálkn.
Lausn
Forsendurnar eru Ef Leonardo da Vinci var listamaður þá málaði hann Mona Lisu, og Leonardo da Vinci var listamaður. Rökfærslan hefur form modus ponens og niðurstaðan er því Leonardo da Vinci málaði Mona Lisu.
Forsendurnar fylgja formi modus ponens og gild niðurstaða er því . Forsendurnar eru Ef Michael Jordan lék með Chicago Bulls þá var hann ekki knattspyrnumaður og Michael Jordan lék með Chicago Bulls. Niðurstaðan sem leiðir af forsendunum er Michael Jordan var ekki knattspyrnumaður.
Forsendurnar eru Ef allir fiskar hafa tálkn þá hafa trúðfiskar tálkn og Allir fiskar hafa tálkn. Rökfærslan hefur form modus ponens og niðurstaðan er því trúðfiskar hafa tálkn.
Modus tollens
Annað gilt form skilyrtrar rökfærslu nefnist neitun bakliðar eða modus tollens. Skilyrðingin er rökfræðilega jafngild gagnumhverfunni Ef skilyrðingin er sönn er gagnumhverfan því einnig sönn. Samkvæmt modus ponens leiðir af því að yrðingin sé einnig sönn að sé sönn. Táknrænt hefur reglan formið .
Modus tollens
Forsenda:
Forsenda:
Niðurstaða:
Til að staðfesta að modus tollens sé gild rökfærsla skaltu gera sanngildistöflu fyrir og sýna að hún sé sísanna.
T
T
F
F
T
F
T
T
F
F
T
F
F
T
F
T
T
F
T
F
T
F
F
T
T
T
T
T
Til að staðfesta rökfærslu af þessu formi með Venn-mynd skulum við aftur skoða forsenduna „Ef þú spilar á gítar þá ert þú tónlistarmaður.“ Nú breytum við seinni forsendunni í Táknið sýnir forsenduna Táknið er sett í grunnmengið sem inniheldur allt fólk en utan mengis tónlistarmanna, eins og á mynd 2.16.
Mynd 2.16. Modus tollens: Táknið × er utan mengisins q og þar með einnig utan p.
Þar sem er einnig utan mengis gítarleikara leiðir yrðingin af forsendunum og rökfærslan er gild.
Dæmi 2.32
Modus tollens beitt til að ákvarða gilda niðurstöðu
Hvert yrðingapar sýnir forsendur rökfærslu. Beittu modus tollens á þessar forsendur til að ákvarða gilda niðurstöðu.
Ef Leonardo da Vinci var listamaður þá málaði hann Mona Lisu. Leonardo da Vinci málaði ekki Mona Lisu.
Ef Michael Jordan lék með Chicago Bulls þá var hann ekki knattspyrnumaður. Michael Jordan var knattspyrnumaður.
Ef allir fiskar hafa tálkn þá hafa trúðfiskar tálkn. Trúðfiskar hafa ekki tálkn.
Lausn
Forsendurnar eru Ef Leonardo da Vinci var listamaður þá málaði hann Mona Lisu, og Leonardo da Vinci málaði ekki Mona Lisu. Rökfærslan hefur form modus tollens og niðurstaðan er því Leonardo da Vinci var ekki listamaður.
Forsendurnar fylgja formi modus tollens og gild niðurstaða er því . Forsendurnar eru: Ef Michael Jordan lék með Chicago Bulls þá var hann ekki knattspyrnumaður og Michael Jordan var knattspyrnumaður. Niðurstaðan sem leiðir af forsendunum er Michael Jordan lék ekki með Chicago Bulls.
Forsendurnar eru Ef allir fiskar hafa tálkn þá hafa trúðfiskar tálkn og Trúðfiskar hafa ekki tálkn. Rökfærslan hefur form modus tollens og niðurstaðan er því Sumir fiskar hafa ekki tálkn.
Keðjuregla skilyrðinga
Keðjuregla skilyrðinga er annað gilt form skilyrtrar rökfærslu. Hún nefnist einnig skilyrt rökhenda eða gegnvirkni leiðingar. Skilyrðinguna má lesa sem leiðir af sér . Þaðan kemur heitið gegnvirkni leiðingar. Gegnvirkniregla talna segir að ef 3 < 4 og 4 < 5 , þá sé 3 < 5. Keðjureglan yfirfærir þennan eiginleika á skilyrðingar. Ef forsendur rökfærslu eru skilyrðingarnar „ “ og „“ leiðir af þeim Táknrænt hefur reglan formið .
Keðjuregla skilyrðinga
Forsenda:
Forsenda:
Niðurstaða:
Til að staðfesta keðjureglu skilyrðinga skaltu gera sanngildistöflu fyrir yrðinguna og sýna að hún sé sísanna.
T
T
T
T
T
T
T
T
T
T
F
T
F
F
F
T
T
F
T
F
T
F
T
T
T
F
F
F
T
F
F
T
F
T
T
T
T
T
T
T
F
T
F
T
F
F
T
T
F
F
T
T
T
T
T
T
F
F
F
T
T
T
T
T
Til að staðfesta rökfærslu af þessu formi með Venn-mynd skulum við aftur skoða forsenduna „Ef þú spilar á gítar þá ert þú tónlistarmaður“, en breyta seinni forsendunni í „Ef þú ert tónlistarmaður þá ert þú listamaður.“ Mengi , þ.e. mengi gítarleikara, er þá hlutmengi mengis , þ.e. mengis listamanna. Af því leiðir að ef þú ert gítarleikari ertu listamaður. Niðurstaðan leiðir því af forsendunum og keðjuregla rökfærslna er gild. Sjá mynd 2.17.
Mynd 2.17. Keðjuregla: Mengið p er hlutmengi q og q er hlutmengi r, svo p er hlutmengi r.
Dæmi 2.33
Keðjureglu skilyrðinga beitt til að ákvarða sanna niðurstöðu
Hvert yrðingapar sýnir sannar forsendur rökfærslu. Beittu keðjureglu skilyrðinga á þessar forsendur til að ákvarða sanna niðurstöðu.
Ef sambýlingur minn fer í vinnuna fær hann greitt. Ef sambýlingur minn fær greitt borgar hann reikningana sína.
Ef farþrestir geta flogið þá geta sumir fuglar flogið. Ef sumir fuglar geta flogið munum við horfa á fugla fljúga.
Ef Irma er kennari þá er hún með háskólagráðu. Ef Irma er með háskólagráðu þá lauk hún háskólanámi.
Lausn
Forsendurnar eru „Ef sambýlingur minn fer í vinnuna fær hann greitt“ og „Ef sambýlingur minn fær greitt borgar hann reikningana sína.“ Rökfærslan hefur form keðjureglu skilyrðinga og gild niðurstaða hefur formið „ “ Þar sem allar forsendurnar eru sannar er rökfærslan traust og niðurstaðan sönn: „Ef sambýlingur minn fer í vinnuna borgar hann reikningana sína.“
Forsendurnar eru „Ef farþrestir geta flogið þá geta sumir fuglar flogið“ og „Ef sumir fuglar geta flogið munum við horfa á þá fljúga.“ Rökfærslan hefur form keðjureglu skilyrðinga og gild niðurstaða hefur formið „ “ Þar sem allar forsendurnar eru sannar er rökfærslan traust og niðurstaðan sönn: „Ef farþrestir geta flogið munum við horfa á fugla fljúga.“
Forsendurnar eru (sjá fyrstu línu í lausnum 1 og 2 hér að framan) „Ef Irma er kennari þá er hún með háskólagráðu“ og „Ef Irma er með háskólagráðu þá lauk hún háskólanámi.“ Rökfærslan hefur form keðjureglu skilyrðinga og gild niðurstaða hefur formið „ “ Þar sem allar forsendurnar eru sannar er rökfærslan traust og niðurstaðan sönn: „Ef Irma er kennari þá lauk hún háskólanámi.“
Athugaðu skilning þinn
__________________ er rökfræðileg yrðing sem er notuð sem staðreynd til að styðja niðurstöðu rökfærslu.
Rökfærsla er _______________ ef niðurstaða hennar leiðir af forsendunum.
Rökfærsla sem reynir að draga almenna niðurstöðu af mynstri sértækra forsenda nefnist _______________________ rökfærsla.
_______________________ rökfærsla dregur sértækar niðurstöður af almennari forsendum.
Ekki eru allar rökfærslur réttar. Röng eða villandi rökfærsla nefnist ___________________.
Ef rökfærsla er gild og allar forsendur hennar sannar telst hún ________________.
Æfingar úr hluta 2.7
Í eftirfarandi æfingum skaltu greina rökfærsluna og ákvarða hvort form hennar sé modus ponens, modus tollens, keðjuregla skilyrðinga eða ekkert þeirra.
1.
Ef Apple Inc. gefur út nýjan iPhone kaupa viðskiptavinir hann. Viðskiptavinir keyptu ekki nýjan iPhone. Þess vegna gaf Apple Inc. ekki út nýjan iPhone.
2.
Ef Paul Newman hafnaði því að ljá Woody rödd sína í teiknimyndinni Toy Story var Tom Hanks valinn í hlutverkið. Tom Hanks var valinn til að ljá Woody rödd sína og því hafnaði Paul Newman hlutverkinu í Toy Story.
3.
og .
4.
og
5.
og
6.
Ef allt fólk er skapað jafnt þá stendur það jafnt gagnvart lögum. Ef allt fólk stendur jafnt gagnvart lögum þá er réttlætið blint. Ef allt fólk er skapað jafnt er réttlætið því blint.
7.
Ef ég slæ grasið greiðir umönnunaraðili minn mér tuttugu dali. Ég sló grasið. Umönnunaraðili minn greiddi mér því tuttugu dali.
8.
Ef Robin Williams var grínisti þá eru sumir grínistar fyndnir. Engir grínistar eru fyndnir. Robin Williams var því ekki grínisti.
Í eftirfarandi æfingum sýnir hvert yrðingapar forsendur rökfærslu. Beittu modus ponens til að ákvarða og skrifa gilda niðurstöðu.
9.
og
10.
og
11.
Ef Richard Harris lék Dumbledore þá lék Daniel Radcliffe Harry Potter. Richard Harris lék Dumbledore.
12.
Ef Emma Watson er leikari þá lék hún Fríðu í kvikmyndinni Fríða og dýrið. Emma Watson er leikari.
13.
Ef til eru Granny Smith-epli þá bökum við eplaköku. Til eru Granny Smith-epli.
14.
Ef Pétur kanína týndi jakkanum sínum þá verða allar kanínur að forðast garð McGregors. Pétur kanína týndi jakkanum sínum.
Í eftirfarandi æfingum sýnir hvert yrðingapar forsendur rökfærslu. Beittu modus tollens til að ákvarða og skrifa gilda niðurstöðu.
15.
Ef Greg og Ralph eru vinir þá hrekkir Greg ekki Ralph. Greg gerði Ralph grikk.
16.
Ef Drogon er ekki dreki þá ríkti Daenerys yfir Westeros. Daenerys ríkti ekki yfir Westeros.
17.
og
18.
og
19.
Ef allir drekar blása eldi þá eru regnvængir ekki drekar. Regnvængir eru drekar.
20.
Ef sumir sjóræningjar eiga páfagauka þá finnst sumum páfagaukum kex ekki gott. Öllum páfagaukum finnst kex gott.
Í eftirfarandi æfingum sýnir hvert yrðingapar sannar forsendur rökfærslu. Beittu keðjureglu skilyrðinga á þessar forsendur til að ákvarða sanna niðurstöðu.
21.
og
22.
og
23.
og
24.
og
25.
Ef Mr. Spock er vísindafulltrúi þá er Montgomery Scott verkfræðingur. Ef Montgomery Scott er verkfræðingur þá er James T. Kirk skipstjóri.
26.
Ef Karl Bretaprins er persóna í Star Wars þá er Luke Skywalker ekki Jedi. Ef Luke Skywalker er ekki Jedi þá er Darth Vader ekki faðir hans.
Í eftirfarandi æfingum sýnir hvert yrðingapar sannar forsendur rökfærslu. Settu fram gilda niðurstöðu út frá formi rökfærslunnar.
27.
Ef systkini mín drekka mjólk beint úr fernunni skilja þau fernuna eftir á borðinu. Systkini mín skildu fernuna ekki eftir á borðinu.
28.
Ef vini mínum finnst gaman í keilu þá finnst maka mínum ekki gaman að leika mjúkbolta. Vini mínum finnst gaman í keilu.
29.
Ef stærðfræði er skemmtileg læra nemendur algebru. Ef nemendur læra algebru fá þeir einkunnina 100 í lokaprófinu.
30.
Ef allar flær bíta og hundurinn okkar er með flær þá klórar hann sér mikið. Hundurinn okkar klórar sér ekki mikið.
31.
Ef smábarnið er ekki hávaxið notar það tröppu til að ná í kökukrukkuna. Ef það notar tröppu til að ná í krukkuna missir það hana. Ef það missir kökukrukkuna borðar það engar kökur.
32.
Ef þér finnst ekki gaman að dansa ferð þú ekki á skemmtistaðinn. Þú fórst á skemmtistaðinn.
Í eftirfarandi æfingum skaltu nota sanngildistöflu eða Venn-mynd til að sanna hvort rökfærslurnar séu gildar.