Logique assertionnelle - Exercice 1

30 min
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Il faut savoir manipuler les assertions entre-elles.
Sans utiliser les tables de vérités, démontrer les équivalences suivantes.
Question 1

(P∨Q)⟺(¬P⟹Q)(P \vee Q) \Longleftrightarrow (\neg P \Longrightarrow Q)

Correction
On a, d'après la relation ∙∙  {\color{red}{\bullet \bullet \,\, }} de la partie cours :
(¬P⟹Q)⟺(¬(¬P)∨Q)(\neg P \Longrightarrow Q) \Longleftrightarrow (\neg(\neg P) \vee Q)
Mais comme ¬(¬P)⟺P\neg(\neg P) \Longleftrightarrow P, on en déduit donc que :
(¬P⟹Q)⟺(P∨Q){\color{red}{\boxed{ (\neg P \Longrightarrow Q) \Longleftrightarrow (P \vee Q)}}}
Question 2

P⟺((Q⟹P)∧(¬Q⟹P))P \Longleftrightarrow \left( ( Q \Longrightarrow P) \wedge (\neg Q \Longrightarrow P) \right)

Correction
On a, d'après la relation ∙∙  {\color{red}{\bullet \bullet \,\, }} de la partie cours :
(Q⟹P)⟺(¬Q∨P)(Q \Longrightarrow P) \Longleftrightarrow (\neg Q \vee P)
(¬Q⟹P)⟺(¬(¬Q)∨P)(\neg Q \Longrightarrow P) \Longleftrightarrow (\neg(\neg Q) \vee P)
Mais comme ¬(¬Q)⟺Q\neg(\neg Q) \Longleftrightarrow Q, on en déduit donc que :
(¬Q⟹P)⟺(Q∨P)(\neg Q \Longrightarrow P) \Longleftrightarrow (Q \vee P)
Donc :
((Q⟹P)∧(¬Q⟹P))⟺((¬Q∨P)∧(Q∨P))\left( ( Q \Longrightarrow P) \wedge (\neg Q \Longrightarrow P) \right) \Longleftrightarrow ( (\neg Q \vee P) \wedge (Q \vee P) )
Or, on a :
((¬Q∨P)∧(Q∨P))⟺(¬Q∧Q)∨P((\neg Q \vee P) \wedge (Q \vee P)) \Longleftrightarrow (\neg Q \wedge Q) \vee P
L'assertion ¬Q∧Q\neg Q \wedge Q est toujours fausse. Donc si PP est vraie, alors (¬Q∧Q)∨P(\neg Q \wedge Q) \vee P est vraie car (F ou V)(F \, ou \, V) donne VV. Donc, on peut écrire que :
(¬Q∧Q)∨P⟺P(\neg Q \wedge Q) \vee P \Longleftrightarrow P
Et finalement :
P⟺((Q⟹P)∧(¬Q⟹P)){\color{red}{\boxed{ P \Longleftrightarrow \left( ( Q \Longrightarrow P) \wedge (\neg Q \Longrightarrow P) \right) }}}
Question 3

P⟺((¬P⟹Q)∧(¬P⟹¬Q))P \Longleftrightarrow \left( ( \neg P \Longrightarrow Q) \wedge (\neg P \Longrightarrow \neg Q) \right)

Correction
Partons de la relation de la question précédente, à savoir :
P⟺((Q⟹P)∧(¬Q⟹P))P \Longleftrightarrow \left( ( Q \Longrightarrow P) \wedge (\neg Q \Longrightarrow P) \right)
Puis, prenons la contraposée des deux assertions présentent à droite. On a alors :
∙  (Q⟹P)⟺(¬P⟹¬Q)\bullet \,\, ( Q \Longrightarrow P) \Longleftrightarrow ( \neg P \Longrightarrow \neg Q)
∙∙  (¬Q⟹P)⟺(¬P⟹¬(¬Q))\bullet \bullet \,\, ( \neg Q \Longrightarrow P) \Longleftrightarrow ( \neg P \Longrightarrow \neg(\neg Q))
Cependant, on a ¬(¬Q)⟺Q\neg(\neg Q) \Longleftrightarrow Q. Donc :
∙∙  (¬Q⟹P)⟺(¬P⟹Q)\bullet \bullet \,\, ( \neg Q \Longrightarrow P) \Longleftrightarrow ( \neg P \Longrightarrow Q)
On peut donc écrire que :
((Q⟹P)∧(¬Q⟹P))⟺((¬Q⟹P)∧(¬P⟹Q)) \left( ( Q \Longrightarrow P) \wedge (\neg Q \Longrightarrow P) \right) \Longleftrightarrow ((\neg Q \Longrightarrow P) \wedge (\neg P \Longrightarrow Q) )
Pour deux assertions quelconques AA et BB on a A∧B⟺B∧AA \wedge B \Longleftrightarrow B \wedge A. Donc :
((¬Q⟹P)∧(¬P⟹Q))⟺((¬P⟹Q)∧(¬Q⟹P))((\neg Q \Longrightarrow P) \wedge (\neg P \Longrightarrow Q) ) \Longleftrightarrow ( (\neg P \Longrightarrow Q) \wedge (\neg Q \Longrightarrow P))
Ainsi :
((Q⟹P)∧(¬Q⟹P))⟺((¬P⟹Q)∧(¬Q⟹P)) \left( ( Q \Longrightarrow P) \wedge (\neg Q \Longrightarrow P) \right) \Longleftrightarrow ( (\neg P \Longrightarrow Q) \wedge (\neg Q \Longrightarrow P) )
Finalement :
P⟺((¬P⟹Q)∧(¬P⟹¬Q)){\color{red}{\boxed{ P \Longleftrightarrow \left( ( \neg P \Longrightarrow Q) \wedge (\neg P \Longrightarrow \neg Q) \right) }}}
Question 4

P⟺((P∧¬Q)∨(P∧Q))P \Longleftrightarrow \left( \left( P \wedge \neg Q \right) \vee \left( P \wedge Q \right) \right)

Correction
En faisant usage des lois de Morgan, on peut écrire que :
((P∧¬Q)∨(P∧Q))⟺P∧(¬Q∨Q)\left( \left( P \wedge \neg Q \right) \vee \left( P \wedge Q \right) \right) \Longleftrightarrow P \wedge (\neg Q \vee Q)
Cependant l'assertion ¬Q∨Q\neg Q \vee Q est toujours vraie. Donc P∧(¬Q∨Q)P \wedge (\neg Q \vee Q) est strictement équivalent à PP.
Finalement, on a bien :
P⟺((P∧¬Q)∨(P∧Q)){\color{red}{\boxed{ P \Longleftrightarrow \left( \left( P \wedge \neg Q \right) \vee \left( P \wedge Q \right) \right) }}}

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