ตรรกศาสตร์เบื้องต้น

 ตรรกศาสตร์เบื้องต้น


ความหมายของศัพท์ตรรกศาสตร์ 


คำว่า ตรรกศาสตร์ ได้มาจากศัพท์ภาษาสันสฤตสองศัพท์ คือ ตรฺรก และศาสตฺร ตรรก หมายถึง การตรึกตรอง ความคิด ความนึกคิด และคำว่า ศาสตฺร หมายถึง วิชา ตำรา รวมกันเข้าเป็นตรรกศาสตร์” หมายถึง วิชาว่าด้วยความนึกคิดอย่างเป็นระบบ ปราชญ์ทั่วไปจึงมีความเห็นร่วมกันว่า ตรรกศาสตร์ คือ วิชาว่าด้วย การใช้กฎเกณฑ์
การใช้เหตุผล
วิชาตรรกศาสตร์นั้นมีนักปราชญ์ทางตรรกศาสตร์ได้นิยามความหมายไว้มากมาย นักปราชญ์เหล่านั้น คือ 
1.พจนานุกรมศัพท์ปรัชญาอังกฤษ – ไทย ฉบับราชบัณฑิตยสถาน นิยามความหมายว่าตรรกศาสตร์ คือ ปรัชญาสาขาที่ว่าด้วยการวิเคราะห์และตัดสินความสมเหตุสมผลในการอ้างเหตุผล” 
2.กีรติ บุญเจือ นิยามความหมายว่า ตรรกวิทยา คือ วิชาที่ว่าด้วยกฎเกณฑ์การใช้เหตุผล
3.”Wilfrid Hodges” นิยามความหมายว่า ตรรกศาสตร์ คือ การศึกษาระบบข้อเท็จจริงให้ตรงกับความเชื่อ” 

ประพจน์ (Proposition)

       ประพจน์ คือ ประโยคที่เป็นจริงหรือเป็นเท็จเพียงอย่างเดียวเท่านั้น 

       ประโยคเหล่านี้อาจจะอยู่ในรูปประโยคบอกเล่าหรือประโยคปฏิเสธก็ได้ 
      
ประโยคต่อไปนี้เป็นประพจน์ 
จังหวัดชลบุรีอยู่ทางภาคตะวันออกของไทย ( จริง ) 
5 × 2 = 2 + 5 ( เท็จ ) 
ตัวอย่างต่อไปนี้ไม่เป็นประพจน์ 
โธ่คุณ ( อุทาน ) 

กรุณาปิดประตูด้วยครับ ( ขอร้อง ) 


ท่านเรียนวิชาตรรกวิทยาเพื่ออะไร ( คำถาม ) 

      

ประโยคเปิด (Open sentence)

บทนิยาม ประโยคเปิดคือ ประโยคบอกเล่า ซึ่งประกอบด้วยตัวแปรหนึ่งหรือมากกว่าโดยไม่เป็นประพจน์ แต่จะเป็นประพจน์ได้เมื่อแทนตัวแปรด้วยสมาชิกเอกภพสัมพัทธ์ตามที่กำหนดให้ นั่นคือเมื่อแทนตัวแปรแล้วจะสามารถบอกค่าความจริง
ประโยคเปิด เช่น
1.เขาเป็นนักบาสเกตบอลทีมชาติไทย
2. x + 5 =15
3. y < - 6
ประโยคที่ไม่ใช่ประโยคเปิด เช่น
1.10 เป็นคำตอบของสมการ X-1=7
2.โลกหมุนรอบตัวเอง
3.จงหาค่า จากสมการ 2x+1=8
ตัวเชื่อม (connective)

1. ตัวเชื่อมประพจน์  และ  ( conjunetion ) ใช้สัญลักษณ์แทน Ùและเขียนแทนด้วย Ù Qแต่ละประพจน์มีค่าความจริง(truth value) ได้ 2 อย่างเท่านั้น คือ จริง(True) หรือ เท็จ(False) ถ้าทั้ง และ Qเป็นจริงจะได้ว่า PÙเป็นจริง กรณีอื่นๆ Ù Q เป็นเท็จ เราให้นิยามค่าความจริงÙ Q 

โดยตารางแสดงค่าความจริง (truth table) ดั้งนี้






P
Q
Ù Q
T
T
F
F
T
F
T
F
T
F
F
F



ตัวอย่าง 5+1 = 6 Ù 2 น้อยกว่า (จริง) 
5+1 = 6 Ù 2 มากกว่า (เท็จ)
5+1 = 1 Ù 2 น้อยกว่า (เท็จ)
5+1 = 1 Ù 2 มากกว่า (เท็จ)


2. ตัวเชื่อมประพจน์  หรือ ” Disjunction ) ใช้สัญลักษณ์แทน V และเขียนแทนด้วย P V Q และเมื่อ P V Q

จะเป็นเท็จ ในกรณีที่ทั้ง P และ Q เป็นเท็จเท่านั้น กรณีอื่น P V Q เป็นจริง เรา 

ให้นิยามค่าความจริงของ P V Q
ตัวอย่างตารางค่าความจริง ดังนี้


P
Q
P V Q
T
T
F
F
T
F
T
F
T
T
T
F
ตัวอย่าง 5 + 1 = 6 V 2 น้อยกว่า (จริง)

              5 + 1 = 6 V 2 มากกว่า 3 (จริง)

             
               5 + 1 = 1V 2 น้อยกว่า (จริง)   

                5 + 1 = 1V 2 มากกว่า 3 (เท็จ)

3. ตัวเชื่อมประพจน์  ถ้า….แล้ว” Conditional) ใช้สัญลักษณ์แทน ® และเขียนแทนด้วยP®Q

นิยามค่าความจริงของ P®Q โดยแสดงตารางค่าความจริงดังนี้


P
Q
P®Q
T
T
F
F
T
F
T
F
T
F
T
T
ตัวอย่าง 1 < 2 ® 2 < (จริง) 1 < 2 ® 3 < 2 (เท็จ) 2 < 1 ® 2 < 3 (จริง) 
2 < 1 ® 3 < 2 (จริง)

4. ตัวเชื่อมประพจน์ ก็ต่อเมื่อ (Biconditional) ใช้สัญลักษณ์แทน « และเขียนแทนด้วยP«

นั้นคือ P«Q จะเป็นจริงก็ต่อเมือ ทั้ง และ เป็นจริงพร้อมกันหรือทั้ง และ เป็นเท็จพร้อมกันตารางแสดงค่าความจริงของ P«Q



P
Q
P«Q
T
T
F
F
T
F
T
F
T
F
F
T




ตัวอย่าง 1 < 2 « 2 < (จริง) 
1 < 2 « 3 < 2 (เท็จ) 
2 < 1 « 2 < 3 (จริง) 
2 < 1 « 3 < 2 (เท็จ)

5. นิเสธ (Negation) ใช้สัญลักษณ์แทน เขียนแทนนิเสธของ Pด้วย ~ถ้า เป็นประพจน์นิเสธของประพจน์ คือประพจน์ที่มีค่าความจริงตรงข้ามกัน P

ตารางแสดงค่าความจริงดั้งนี้


        P
~P
T
F
F
T
ตัวอย่าง ถ้า แทนประโยคว่า "วันนี้เป็นวัน เสาร์" นิเสธของ หรือ ~p คือประโยคที่ว่า "วันนี้ไม่เป็นวันเสาร์"
สัจนิรันดร์ (Tautology) และความขัดแย้ง (Contradiction)
1. สัจนิรันดร์ (Tautologyคือ รูปแบบประพจน์ที่มีค่าความจริงเป็นจริงเสมอโดยไม่ขึ้นอยู่กับค่าความจริงของตัวแปรของแต่ละประพจน์ที่มีรูปแบบเป็นสัจนิรันดร์ เรียกว่า ประพจน์สัจนิรันดร์ (Tautology statement)ตัวอย่างที่ 1 P® PvQเป็นสัจนิรันดร์ เราสามารถพิสูจน์ได้หลายวิธี


         P
                 
            Q
                  
         P v Q
  
P® PvQ
        T
        T
        F
        F
            T
T
T
F
T
T
T
F
T
T
T
T
จากตารางแสดงค่าความจริงไม่ว่า P และ จะเป็นจริงหรือเท็จก็ตาม ประพจน์ P® PvQ เป็นจริงเสมอ ดังนั้นประพจน์นี้เป็น สัจนิรันดร์
2.ความขัดแย้ง (Contradictionคือ รูปแบบประพจน์ที่มีค่าความจริงเป็นเท็จเสมอโดยไม่ขึ้นอยู่กับค่าความจริงของตัวแปรของแต่ละประพจน์ย่อยประพจน์ที่มีรูปแบบ เป็นความขัดแย้ง เรียกว่า ประพจน์ความขัดแย้ง (Contradicithon statement)
ตัวอย่าง P ^ ~P เป็น ความขัดแย้ง ตารางแสดงค่าความจริง 









p
~P
P ^ ~P 
T
F
F
T
F
F





      













P ^ ~P มีค่าเป็นเท็จ สำหรับทุกๆ ค่าความจริงของ P 

ดังนั้น P ^ ~P จึงเป็นความขัดแย้ง (Contradicithon )



ทฤษฎีตรรกสมมูล (Logical Equivalences)

ความรู้ประพจน์ตรรกะสมมูล (Logical equivalent statement)มีประโยชน์มาก

สำหรับการหาข้อโต้แย้งและข้อสรุปในทางคณิตศาสตร์ ซึ่งในทางปฏิบัติแล้ว


การสรุปเหตุผลในแต่ละรูปจะยุ่งยากมากหากไม่อาศัยทฤษฎี ตรรกะสมมูลใน


การกล่าวอ้าง ดังนั้นจึงสรุปทฤษฎีตรรกะสมมูลไว้สำหรับใช้อ้างอิงต่อไป

กำหนดให้ p , q , r แทนประพจน์ใดๆ t แทนสัจนิรันดร์ c แทนความขัดแย้ง


1. กฎการสลับที่ (Commutative laws)


p ^ q = q ^p , p ^ q = q v p 

2. กฎการเปลี่ยนหมู่ (Associative laws)


(p ^ q) ^r = p ^ (q ^ r, (p ^ q) v r = p v (q ^ r)

3. กฎการแจกแจง (Distributive laws)


p ^ (q v r) = (p ^ q) v ( p ^ r, 


p v (q ^ r) = (p v q) ^ ( p v r)



4. กฎเอกลักษณ์ (Identity laws)


p v t = t , p ^ t = p

5. กฎนิเสธ (Negative laws)


p v ~p = t , p ^ ~ p = c

6.กฎนิเสธซ้อนนิเสธ (Double negative laws)


~(~p= p

7. กฎนิจพล (Idempotent laws)


p ^p = p , p = p

8. กฎของเดอมอเกน (demerger’s laws)


~(p ^q= ~p v ~q , ~(p v q= ~p v ~q

9. กฎการจำกัดขอบข่าย (Universal bound laws)


p v t = t , p ^ c = c

10. กฎการซึมซับ (Absorption laws)


p v (p ^ q= p , p ^ (p v q= p

11. นิเสธของ c และ t


~t = c , ~c=t


ตัวบ่งปริมาณ(Quantified statement)
ตัวบ่งปริมาณในตรรกศาสตร์ มี 2 ชนิด คือ
           
1) ตัวบ่งปริมาณ "ทั้งหมด" หมายถึงทุกสิ่งทุกอย่างที่ต้องการพิจารณาในการ

นำไปใช้อาจใช้คำอื่นที่มีความหมายเช่นเดียวกับ "ทั้งหมด" ได้ ได้แก่ "ทุก"   


"ทุก ๆ" "แต่ละ" "ใด ๆ" ฯลฯ เช่น คนทุกคนต้องตาย, คนทุก ๆ คนต้องตาย, 


คนแต่ละคนต้องตาย, ใคร ๆ ก็ต้องตาย

          
2) ตัวบ่งปริมาณ "บาง" หมายถึงบางส่วนหรือบางสิ่งบางอย่างที่ต้องการ

พิจารณา ในการนำไปใช้อาจใช้คำอื่นที่มีความหมายเช่นเดียวกันได้ ได้แก่ 


"บางอย่าง" "มีอย่างน้อยหนึ่ง" เช่น สัตว์มีกระดูกสันหลังบางชนิดออกลูกเป็น


ไข่, มีสัตว์มีกระดูกสันหลังอย่างน้อยหนึ่งชนิดที่ออกลูกเป็นไข่
ค่าความจริงของประพจน์ที่มีตัวบ่งปริมาณ
  

1.x[P(x)] มีค่าความจริงเป็นจริง เมื่อ ทุกตัวในเอกภพสัมพัทธ์ทำให้ P(x) เป็นจริง
  2. x[P(x)] มีค่าความจริงเป็นเท็จ เมื่อมี อย่างน้อย ตัวที่ทำให้ P(x) เป็นเท็จ
  3. x[P(x)] มีค่าความจริงเป็นจริง เมื่อมี อย่าน้อย 1 ตัวที่ทำให้ P(x) เป็นจริง
  4.∃x[P(x)] มีค่าความจริงเป็นเท็จ เมื่อไม่มี ใดๆ ในเอกภพสัมพัทธ์ที่ทำให้ P(x) เป็นจริง

การให้เหตุผล (Reasoning)

โดยทั่วไปกระบวนการให้เหตุผลมี 2 ลักษณะคือ1.การให้เหตุผลแบบนิรนัย เป็นการให้เหตุ โดยนำข้อความที่กำหนดให้ ซึ่งต้องยอมรับว่าเป็นจริง ทั้งหมด เรียกว่า เหตุ และข้อความจริงใหม่ที่ได้เรียกว่า ผลสรุป ซึ่งถ้า พบว่าเหตุที่กำหนดนั้นบังคับให้เกิดผลสรุปไม่ได้ แสดงว่า การให้เหตุผลดังกล่าวสมเหตุสมผล แต่ถ้าพบว่าเหตุที่กำหนดนั้นบังคับให้เกิดผลสรุปไม่ได้แสดงว่า การให้เหตุผลดังกล่าวไม่สมเหตุสมผล
ตัวอย่าง เหตุ 1. คนทุกคนต้องหายใจ
2 . นายเด่นต้องหายใจ 
ผลสรุป นายเด่นต้องหายใจ
จะเห็นว่า จากเหตุที่1 และเหตุที่ 2 บังคับให้เกิดผลสรุปดังนั้นการให้เหตุผลนี้สมเหตุสมผลสมเหตุสมผล
2.การให้เหตุผลแบบอุปนัย เป็นการให้เหตุผลโดยอาศัยข้อสังเกตหรือผลการทดลองจากหลายๆตัวอย่าง มาสรุปเป็นข้อตกลง หรือข้อคาดเดาทั่วไป หรือ คำพยากรณ์และจะต้องมีข้อสังเกต หรือ ผลการทดลอง หรือ มีประสบการณ์ที่มากพอที่จะปักใจเชื่อได้ แต่ก็ยังไม่สามารถแน่ใจในผลสรุปได้เต็มที่เหมือนกับการให้เหตุผลแบบนิรนัย
ตัวอย่างการให้เหตุผลแบบอุปนัย เช่น เราเคยเห็นว่ามีปลาจำนวนมากที่ออกลูกเป็นไข่ เราจึงอนุมานว่า ปลาทุกชนิดออกลูกเป็นไข่ ” ซึ่งกรณีนี้ถือว่าไม่สมเหตุสมผล ทั้งนี้เพราะข้องสังเกตหรือ ตัวอย่างที่พบว่ายังไม่มากพอที่จะสรุป เพราะโดยข้อเท็จจริงแล้วมีปลาบางชนิดที่ออกลูกเป็นตัว เช่น ปลาหางนกยูง เป็นต้น
ตัวอย่างความสมเหตุสมผลของการให้เหตุผลโดย

ตัวอย่างที่ 1 เหตุ 1 : คนทุกคนเป็นสิ่งที่มีสองขา


                        เหตุ 2 : ตำรวจทุกคนเป็นคน

ผลสรุป ตำรวจทุกคนเป็นสิ่งที่มีสองขา 


จากเหตุ 1 
จากเหตุ 2
แผนภาพรวม

จากแผนภาพจะเห็นว่า วงของ " ตำรวจ " อยู่ในวงของ " สิ่งมี ขาแสดง " แสดงว่า " ตำรวจทุกคนเป็นคนมีสองขา " ซึ่งสอดคล้องกับผลสรุปที่กำหนดให้ ดังนั้น การให้เหตุผลนี้สมเหตุสมผล
การใช้ความสัมพันธ์ระหว่างพจน์ ในการตรวจสอบความสมเหตุสมผล
   
ตัวอย่างที่ 1 เหตุ จำนวนตรรกยะทุกจำนวนเป็นจำนวนจริง
                                                                            

                                  1เป็นจำนวนอตรรยะ                                                         

                               ผล   1เป็นจำนวนจริง


พจน์กลาง คือ จำนวนอตรรกยะ กระจายในข้อตั้งแรก ตรรกบทดังกล่าวจึง
สมเหตุสมผล
   
ตัวอย่างที่ 2 เหตุ คนไทยทุกคนเป็นผู้ที่ยิ้มแย้มแจ่มใส
                                       ชาวปากเซเป็นคนยิ้มแย้มแจ่มใส
                                 ผล ชาวปากเซเป็นคนไทย
พจน์กลาง คือ คนยิ้มแย้มแจ่มใส เป็นพจน์ไม่กระจาย ตรรกบทดังกล่าวจึง

ไม่สมเหตุสมผล