33.4 สมมูล นิเสธ และสัจนิรันดร์
ครูถามว่า ไม่ใช่ว่าทั้งเอและบีมาสาย หมายความว่าอย่างไร นักเรียนครึ่งห้องตอบว่า เอและบีมาตรงเวลาทั้งคู่ แต่ถ้าเอมาสายและบีมาตรงเวลา ประโยคของครูก็ยังจริง เพราะไม่ได้สายทั้งคู่ คำตอบของนักเรียนครึ่งห้องจึงพูดเกินจากที่ครูพูด
ปัญหานี้แก้ได้ด้วยการเขียนประโยคใหม่ที่มีค่าความจริงเหมือนประโยคเดิมทุกกรณี ประโยคใหม่อ่านง่ายกว่าแต่ความหมายไม่เปลี่ยน หน้านี้จะหาเครื่องมือทำแบบนั้น และใช้เครื่องมือเดียวกันเขียนนิเสธของประโยคยาวๆ ได้ถูกต้อง
สมมูลต้องตรงทุกแถว
นิยาม
รูปแบบประพจน์ และ สมมูลกัน เมื่อมีค่าความจริงตรงกันทุกกรณีของประพจน์ย่อย เขียน
นิยามนี้คล้ายเอกลักษณ์ในบทที่ 15 ที่บอกว่า จริงทุกค่า การแทน ค่าเดียวแล้วสองข้างเท่ากันยังพิสูจน์เอกลักษณ์ไม่ได้ แต่ค่าเดียวที่สองข้างไม่เท่ากันพอจะหักล้าง เช่น กับ ที่ ได้ กับ สมมูลก็เหมือนกัน แถวเดียวที่ตรงกันพิสูจน์ไม่ได้ แต่แถวเดียวที่ต่างกันพอจะบอกว่าไม่สมมูล
ตัวอย่าง 1
แสดงว่า แล้วอธิบายด้วยประโยค ถ้าฝนตก แล้วต้นจะพกร่ม
- ทำตารางสี่แถว คอลัมน์ จากหน้า 33.2 คือ T F T T
- คอลัมน์ คือ F F T T จากนั้น เท็จเมื่อทั้ง และ เท็จ ซึ่งเกิดแถวเดียวคือแถวที่สอง ได้ T F T T
- สองคอลัมน์ตรงกันทุกแถว จึงสมมูลกัน
- ในภาษาพูด ถ้าฝนตกแล้วต้นพกร่ม มีความหมายเดียวกับ ฝนไม่ตก หรือ ต้นพกร่ม คือวันใดก็ตาม ต้องเป็นวันที่ฝนไม่ตก ไม่ก็เป็นวันที่ต้นพกร่ม วันที่ผิดคำพูดคือวันที่ฝนตกและไม่พกร่ม ซึ่งทั้งสองรูปเท็จตรงกัน
ตรวจแบบเดียวกันจะได้รูปแบบสมมูลที่ใช้บ่อย
สมบัติ
กฎของเดอมอร์แกน
สูตรที่สองและสามเรียกว่ากฎของเดอมอร์แกน ใช้เขียนนิเสธของประโยคที่มี และ หรือ หรือ ความคิดเบื้องหลังคือ
- แปลว่า ไม่ได้จริงทั้งคู่ ก็คือมีอย่างน้อยหนึ่งตัวที่ไม่จริง ได้
- แปลว่า ไม่มีตัวไหนจริงเลย ก็คือทั้งสองตัวไม่จริง ได้
ถ้าคิดว่าวงกลมแต่ละวงคือกลุ่มของสถานการณ์ที่ประพจน์นั้นจริง จะเห็นภาพเดียวกับบทที่ 32 ส่วนซ้อน คือสถานการณ์ที่จริงทั้งคู่ ส่วนที่อยู่นอกส่วนซ้อนคือ ซึ่งเท่ากับ คืออยู่นอกวงแรก หรืออยู่นอกวงที่สอง
ตัวอย่าง 2
เขียนนิเสธของ เอและบีมาสาย ให้เป็นประโยคที่ไม่มีคำว่า ไม่ใช่ว่า นำหน้าทั้งประโยค
- ให้ แทน เอมาสาย และ แทน บีมาสาย ประโยคเดิมคือ
- นิเสธคือ ใช้เดอมอร์แกน เปลี่ยน และ เป็น หรือ และปฏิเสธทั้งสองตัว ได้
- อ่านว่า เอไม่มาสาย หรือ บีไม่มาสาย คือมีอย่างน้อยหนึ่งคนที่ไม่สาย
- คำตอบ เอและบีมาตรงเวลาทั้งคู่ คือ ซึ่งต่างจาก ในแถว จึงไม่ใช่นิเสธ
ตัวอย่าง 3
เขียนนิเสธของ ถ้าอ่านหนังสือครบ แล้วจะส่งงาน
- ให้ แทน อ่านครบ และ แทน ส่งงาน ประโยคเดิมคือ
- นิเสธต้องจริงพอดีในกรณีที่ประโยคเดิมเท็จ ลูกศรเท็จกรณีเดียวคือ จริงและ เท็จ จึงได้
- ได้ผลเดียวกันจากสูตร เขียน เป็น แล้วใช้เดอมอร์แกน
- อ่านว่า อ่านครบแต่ไม่ส่งงาน ไม่ใช่ ถ้าไม่อ่านครบแล้วไม่ส่งงาน นิเสธของลูกศรไม่มีลูกศรเหลืออยู่
ลองคิดก่อน
กับ สมมูลกันหรือไม่
ดูคำตอบ
ไม่สมมูล ลอง และ ตัวแรกเท็จแต่ตัวหลังจริง คือบทกลับในบทที่ 19 ซึ่งอาจเท็จทั้งที่ข้อความเดิมจริง รูปที่สมมูลกับ คือ ที่ต้องสลับและนิเสธพร้อมกัน เรียกว่าแย้งสลับที่
ใช้สมมูลทีละขั้น
การสร้างตารางเป็นวิธีตรวจครบทุกกรณี อีกวิธีคือแปลงด้วยกฎที่รับรองแล้วโดยเขียนแต่ละขั้นให้เห็น เหมือนการจัดรูปพหุนามในบทที่ 15 ที่ทำทีละขั้นและบอกว่าใช้สมบัติอะไร การเปลี่ยนหลายอย่างพร้อมกันทำให้ตรวจข้อผิดพลาดยาก
ตัวอย่าง 4
แปลง ให้ไม่มีนิเสธครอบวงเล็บ
- ใช้เดอมอร์แกน เปลี่ยน หรือ เป็น และ แล้วปฏิเสธทุกตัวในวงเล็บ ได้
- นิเสธซ้อนสองครั้งคืนค่าความจริงเดิม จึงได้
- ตรวจด้วยหนึ่งแถว ที่ รูปเดิมได้ รูปใหม่ได้ ตรงกัน แถวเดียวยังพิสูจน์ไม่ได้ แต่ช่วยจับการคัดลอกผิดได้
อย่าหยุดที่ปฏิเสธเพียง แล้วคง ไว้ เพราะนิเสธวงเล็บต้องกระจายไปถึงทั้งสองส่วน การเขียนนิเสธซ้อนก่อนลบออกทำให้ติดตามขอบเขตได้ชัด
ลองคิดก่อน
เพื่อนเขียนนิเสธของ เป็น เพราะคิดว่าแค่เติมนิเสธหน้าทุกตัว ถูกไหม
ดูคำตอบ
ไม่ถูก ลืมเปลี่ยนตัวเชื่อม ลองแถว ประโยคเดิม จริง นิเสธจึงต้องเท็จ แต่ ที่ถูกคือ ซึ่งได้
สัจนิรันดร์
นิยาม
รูปแบบประพจน์ที่มีค่าความจริงเป็นจริงทุกกรณี เรียกว่าสัจนิรันดร์
ตัวอย่างง่ายที่สุดคือ ไม่ว่า จะจริงหรือเท็จ ตัวใดตัวหนึ่งในสองท่อนจริงเสมอ ถ้าบางแถวจริงบางแถวเท็จ ก็ไม่เป็นสัจนิรันดร์
สัจนิรันดร์สำคัญเพราะเชื่อมกับหน้า 33.3 การอ้างเหตุผลที่มีเหตุ ถึง และข้อสรุป จะสมเหตุสมผลก็ต่อเมื่อ เป็นสัจนิรันดร์ เพราะลูกศรนี้เท็จได้ทางเดียวคือเหตุทั้งหมดจริงแต่ข้อสรุปเท็จ ซึ่งก็คือกรณีค้านนั่นเอง
วิธีลัดตรวจสัจนิรันดร์ แทนที่จะทำตารางเต็ม ให้สมมติว่ารูปแบบนั้นเท็จ แล้วย้อนหาค่าแบบหน้า 33.2 ถ้าย้อนไปแล้วเจอข้อขัดแย้ง เช่นต้องให้ เป็นทั้งจริงและเท็จ แปลว่าเท็จไม่ได้เลย จึงเป็นสัจนิรันดร์ ถ้าย้อนได้ค่าที่ไม่ขัดกัน ค่านั้นคือแถวที่เท็จ
ตัวอย่าง 5
ตรวจว่า เป็นสัจนิรันดร์หรือไม่
- สมมติให้ทั้งรูปเท็จ ตัวเชื่อมหลักเป็นลูกศร จึงต้องมีเหตุ จริง และผล เท็จ
- เหตุเป็น และ ที่จริง จึงได้ จริง และ จริง
- แต่ จริงกับ เท็จ ทำให้ เท็จ ขัดกับขั้นที่ 2
- สมมติฐานว่าเท็จพาไปสู่ข้อขัดแย้ง รูปนี้จึงเท็จไม่ได้ เป็นสัจนิรันดร์ และนี่คือเหตุผลที่การยืนยันเหตุในหน้า 33.3 สมเหตุสมผล
ตัวอย่าง 6
ตรวจว่า เป็นสัจนิรันดร์หรือไม่
- สมมติให้ทั้งรูปเท็จ ต้องมีเหตุ จริง และผล เท็จ
- ผล เท็จบังคับ และ
- ตรวจเหตุด้วยค่านี้ จริงตามที่ต้องการ ไม่มีข้อขัดแย้ง
- จึงได้แถว ที่ทำให้รูปนี้เท็จ ไม่เป็นสัจนิรันดร์ ผลนี้บอกอีกครั้งว่าข้อความที่จริงไม่ได้ทำให้บทกลับจริงตาม
หน้าถัดไปจะขยายนิเสธจากประโยคที่มี และ หรือ ไปเป็นประโยคที่มีคำว่า ทุก และ บาง ซึ่งใช้ความคิดแบบเดอมอร์แกนเหมือนกัน
สรุป
- สมมูลต้องตรงทุกแถว แถวเดียวที่ต่างกันพอจะหักล้าง
- แต่ไม่สมมูลกับบทกลับ
- นิเสธวงเล็บต้องเปลี่ยนตัวเชื่อมและปฏิเสธทุกตัว ตามกฎของเดอมอร์แกน
- นิเสธของ คือ
- สัจนิรันดร์ต้องจริงครบทุกกรณี ตรวจเร็วด้วยการสมมติให้เท็จแล้วหาข้อขัดแย้ง