การอ้างเหตุผลและตัวบ่งปริมาณ

ตัวบ่งปริมาณ คือ สัญลักษณ์หรือข้อความที่เมื่อเราเอาไปเติมใน “ประโยคเปิด” แล้วจะทำให้ประโยคนั้นกลายเป็นประพจน์

ประโยคเปิด คือประโยคบอกเล่าหรือปฏิเสธที่ติดค่าตัวแปรที่ยัง “ไม่รู้ว่าเป็นจริงหรือเท็จ” โดยตัวแปรนั้นเป็นสมาชิกของเอกภพสัมพัทธ์ (Universe : U)

ประโยคเปิด ยังไม่ใช่ประพจน์ (แต่เกือบเป็นแล้ว) เพราะเรายังไม่รู้ว่าเป็นจริงหรือเท็จ

เช่น  “x มากกว่า 3” จะเห็นว่าตัวแปร คือ x ซึ่งเราไม่รู้ว่า x คืออะไร และมากกว่า 3 จริงไหม ดังนั้น ข้อความนี้ยังไม่เป็นประพจน์

เราจะกำหนดให้ P(x) เป็นประโยคเปิดใดๆ

เราสามารถทำประโยคเปิดให้เป็น “ประพจน์” ได้ 2 วิธี คือ

1. นำสมาชิกในเอกภพสัมพัทธ์ แทนค่าตัวแปรลงไป

เช่น x มากกว่า 3 โดยเอกภพสัมพัทธ์ คือ จำนวนเต็ม

จะเห็นว่า ถ้าเราให้ x เท่ากับ 2 (ซึ่ง 2 เป็นสมาชิกของเอกภพสัมพัทธ์) เราจะได้ว่า ประโยค 2 มากกว่า 3 เป็นเท็จ ดังนั้น ประโยคดังกล่าวจึงเป็นประพจน์

2.) เติม “ตัวบ่งปริมาณ” ซึ่งมีอยู่ 2 ชนิด คือ

2.1) ∀x (อ่านว่า for all x) ใช้แทนคำว่า “สำหรับ x ทุกตัว” คำที่มีความหมายเดียวกับ ∀x ที่เราเห็นกันบ่อยๆ เช่น สำหรับ x ใดๆ, สำหรับ x แต่ละตัว

2.2) ∃x (อ่านว่า for some x)ใช้แทนคำว่า “มี x บางตัว” คำที่เรามักเจอและมีความหมายเหมือน ∃x เช่น มี x อย่างน้อย 1 ตัว

วิธีการเขียนตัวบ่งปริมาณ

เราจะให้ P(x) แทนประโยคเปิด เราจะใช้สัญลักษณ์ ∀xP(x) และ ∃xP(x) 

สมมติถ้าให้ P(x) แทน x+2 ≥ 2 และให้ U ∈  เมื่อ  เป็นเซตของจำนวนจริง

จะได้ ∀x[x+2 ≥ 2] อ่านว่า สำหรับ x ทุกตัว ที่ x+2 ≥ 2

และจะได้ ∃x[x+2 ≥ 2]  อ่านว่า มี x บางตัว ที่ x+2 ≥ 2

**ค่า x ที่จะเอามาพิจารณาได้คือ เลขใดก็ได้ที่เป็นจำนวนจริง แต่!!! ค่าความจริงจะเป็นจริงหรือเท็จนั้นก็อีกเรื่องนะคะ**

ตัวบ่งปริมาณกับตัวเชื่อม

จากที่เรารู้กันว่า เราสามารถเชื่อมประพจน์สองประพจน์โดยใช้ตัวเชื่อมแล้วได้ประพจน์ใหม่ขึ้นมา เรื่องนี้ก็เหมือนกันค่ะ เราสามารถเชื่อมประพจน์ที่มีตัวบ่งปริมาณโดยใช้ตัวเชื่อมที่เคยเรียนมา

มาดูตัวอย่างกันเลยดีกว่าค่ะ

ตัวอย่างที่ 1

กำหนดให้ U =  เมื่อ  เป็นเซตของจำนวนจริง

P(x) แทน x เป็นจำนวนนับ

Q(x) แทน x เป็นจำนวนจริง

ข้อความต่อไปนี้มีความหมายเหมือนกัน

• จำนวนนับทุกตัวเป็นจำนวนจริง

• สำหรับ x ทุกตัว ถ้า x เป็นจำนวนนับแล้ว x เป็นจำนวนจริง

• สำหรับ x ทุกตัว ถ้า P(x )แล้ว Q(x )

• ∀x[P(x) → Q(x)]

ตัวอย่างที่ 2

กำหนดให้

P(x) แทน x เป็นจำนวนตรรกยะ

Q(x) แทน x เป็นจำนวนเฉพาะ

ข้อความต่อไปนี้มีความหมายเหมือนกัน

• “มี” จำนวนตรรกยะบางตัว “ไม่ใช่” จำนวนเฉพาะ

• มี x บางตัวซึ่ง P(x) และ ∼Q(x)

• ∃x[P(x) ∧ ∼Q(x)]

ตัวอย่างของการใช้ ∀ และ ∃ 

1.) ให้ P(x) แทน 2x ≥ 10 และ U= {1,3,5,7,9}

ค่า x ที่สามารถแทนลงใน 2x ≥ 10 คือสมาชิกทุกตัวใน U

จากโจทย์ จะได้ว่า ∃x[2x ≥ 10] หมายความว่า มี x บางตัวที่ทำให้ 2x ≥ 10 เป็นจริง

2.) ให้ P(x) แทน x² + 2x – 8 = 0  และ U = {-4, 2}

จากโจทย์ จะได้ว่า ∀x[x² + 2x – 8 = 0] หมายความว่า x ทุกตัวใน U ทำให้สมการ x² + 2x – 8 = 0 เป็นจริง

ข้อความที่กำหนดให้ต่อไปนี้ ใช้กับข้อที่ 3-5

P(x) แทน x เป็นจำนวนเต็ม

Q(x) แทน x เป็นจำนวนตรรกยะ

E(x) แทน x เป็นจำนวนเต็มคู่

A(x) แทน x  เป็นจำนวนเต็มคี่

3.) จากข้อความข้างต้นสามารถสรุปอะไรได้บ้าง

• จำนวนเต็มทุกตัวเป็นจำนวนตรรกยะ

• จำนวนเต็มทุกตัวเป็นจำนวนเต็มคู่หรือจำนวนเต็มคี่

4.) นำคำตอบจากข้อ 3 มาเขียนเป็นสัญลักษณ์

• จำนวนเต็มทุกตัวเป็นจำนวนตรรกยะ (หมายความว่า สำหรับทุก x ถ้า x เป็นจำนวนเต็มแล้ว x เป็นจำนวนตรรกยะ)

สามารถเขียนสัญลักษณ์ได้ ดังนี้ ∀x[P(x) → Q(x)]

• จำนวนเต็มทุกตัวเป็นจำนวนคู่หรือจำนวนคี่ (หมายความว่า สำหรับทุก x ถ้า x เป็นจำนวนเต็มแล้ว x เป็นจำนวนเต็มคู่ หรือ จำนวนเต็มคี่)

สามารถเขียนสัญลักษณ์ได้ ดังนี้ ∀x[ P(x) → (E(x) ∨ A(x)) ]

5.) เขียนประโยคจากสัญลักษณ์ที่กำหนดให้

1. ∃x[Q(x) ∧ P(x)] : มี x บางตัวที่เป็นจำนวนตรรกยะ และ เป็นจำนวนเต็ม

2. ∃x[E(x) ∧ ∼A(x)] : มีจำนวนเต็มคู่บางตัวซึ่งไม่เป็นจำนวนเต็มคี่