🎯 مقدمة في المنطق
وش هو المنطق؟
المنطق هو دراسة النتائج. نعطيك كم عبارة رياضية أو حقيقة، والمنطق يساعدنا نعرف وش النتائج اللي تتبع بشكل صحيح من المقدمات هذي.
المنطق يهدف يحدد متى تكون النتيجة ناتجة (أو لا) من مجموعة مقدمات.
- المقدمة #1: لو سارة أكلت خضارها، تقدر تاخذ بسكوتة.
- المقدمة #2: سارة أكلت خضارها.
- النتيجة: سارة تاخذ بسكوتة. ✓
لمحة تاريخية
المنطق القضوي (Propositional logic) أول مرة نُظّم بشكل منهجي على يد الفيلسوف اليوناني أرسطو من أكثر من ٢٣٠٠ سنة.
💭 القضايا (Propositions)
تعريف
القضية هي جملة خبرية تكون إما صحيحة أو خاطئة (بس مو الاثنين مع بعض).
أمثلة على قضايا
- القمر مصنوع من جبنة خضرا. (خاطئة، بس هي قضية)
- القاهرة هي عاصمة مصر. (صحيحة)
- تورونتو هي عاصمة كندا. (خاطئة)
- ١ + ٠ = ١ (صحيحة)
- ٠ + ٠ = ٢ (خاطئة)
أمثلة مو قضايا
- اجلس! (أمر - مو جملة خبرية)
- كم الساعة؟ (سؤال - مو جملة خبرية)
- س + ١ = ٢ (متغير - قيمتها تعتمد على س)
- س + ص = ع (عدة متغيرات - مو جملة محددة)
متغيرات قضوية
نستخدم متغيرات عشان نرمز للقضايا:
- p, q, r, s, ... ترمز لقضايا فردية
- T ترمز لقضية دايمًا صحيحة
- F ترمز لقضية دايمًا خاطئة
🔗 الروابط المنطقية (Logical Connectives)
القضايا المركبة نركبها من قضايا بسيطة باستخدام الروابط المنطقية.
النفي (¬)
نفي القضية p نرمز له ¬p (نقرأها "ليس p") ويعكس القيمة الصوابية لـ p.
| p | ¬p |
|---|---|
| T | F |
| F | T |
p: "الأرض كروية."
¬p: "الأرض مو كروية."
العطف (∧)
عطف القضيتين p و q نرمز له p ∧ q (نقرأها "p و q") وصحيحة فقط إذا كان p و q كلاهما صحيحين.
| p | q | p ∧ q |
|---|---|---|
| T | T | T |
| T | F | F |
| F | T | F |
| F | F | F |
p: "أنا في البيت."
q: "السماء تمطر."
p ∧ q: "أنا في البيت والسماء تمطر."
الفصل (∨)
فصل القضيتين p و q نرمز له p ∨ q (نقرأها "p أو q") وصحيح إذا كان على الأقل واحد من p أو q صحيح.
| p | q | p ∨ q |
|---|---|---|
| T | T | T |
| T | F | T |
| F | T | T |
| F | F | F |
p: "أنا في البيت."
q: "السماء تمطر."
p ∨ q: "أنا في البيت أو السماء تمطر."
⚠️ معنيين لكلمة "أو" في العربي
- أو الشاملة (Inclusive Or ∨): "الطلاب اللي درسوا CS202 أو Math120 يقدرون ياخذون المادة" - يقدر ياخذ واحد منهم أو كلهم.
- أو الحصرية (Exclusive Or ⊕): "الطبق يجي معه شوربة أو سلطة" - يقدر ياخذ واحد بس مو اثنين.
أو الحصرية (⊕)
أو الحصرية (XOR) للقضيتين p و q نرمز له p ⊕ q وصحيح إذا كان بالضبط واحد من p أو q صحيح (ليس الاثنين).
| p | q | p ⊕ q |
|---|---|---|
| T | T | F |
| T | F | T |
| F | T | T |
| F | F | F |
الاقتضاء (→)
العبارة الشرطية أو الاقتضاء p → q نقرأها "إذا كان p، إذن q" حيث:
- p هي الفرضية (المقدمة)
- q هي النتيجة
| p | q | p → q |
|---|---|---|
| T | T | T |
| T | F | F |
| F | T | T |
| F | F | T |
🔑 فهم الاقتضاء
فكر في الاقتضاء كوعد أو عقد:
- "إذا أنا انُتخبت، بخفض الضرائب."
- "إذا جبت ١٠٠٪ في الاختبار النهائي، تاخذ A."
النقطة الأساسية: الاقتضاء يكون خاطئ فقط لما الفرضية صحيحة والنتيجة خاطئة. إذا الفرضية خاطئة، الاقتضاء يعتبر صحيح تلقائيًا (صحيح بالفراغ).
• p يقتضي q
• p فقط إذا q
• q إلا إذا ¬p
• q عندما p
• q إذا p
• p كافٍ لـ q
• q ضروري لـ p
• q كلما p
• q يتبع من p
• شرط ضروري لـ p هو q
• شرط كافٍ لـ q هو p
العبارات الشرطية المرتبطة
من p → q، نقدر نكون ثلاث عبارات مرتبطة:
العكس (Converse)
نبدل الفرضية والنتيجة
المعكوس (Inverse)
ننفي الفرضية والنتيجة
المضاد للعكس (Contrapositive)
ننفي ونبدل
الأصلية: "إذا السماء تمطر، ما أروح للمدينة."
- العكس: إذا ما رحت للمدينة، فالسماء تمطر.
- المعكوس: إذا السماء ما تمطر، بروح للمدينة.
- المضاد للعكس: إذا رحت للمدينة، فالسماء ما تمطر.
التكافؤ (↔)
التكافؤ p ↔ q نقرأها "p إذا وفقط إذا q" (نختصر "p iff q") وصحيح عندما p و q لهم نفس القيمة الصوابية.
| p | q | p ↔ q |
|---|---|---|
| T | T | T |
| T | F | F |
| F | T | F |
| F | F | T |
فكرة مهمة
لاحظ أن جدول التكافؤ هو العكس تمامًا لـ أو الحصرية (⊕).
- p إذا وفقط إذا q
- p iff q
- p ضروري وكافٍ لـ q
- إذا p إذن q، والعكس صحيح
⚖️ التكافؤ المنطقي (Logical Equivalences)
قضيتان مركبتان متكافئتان منطقيًا إذا كان لهما نفس القيمة الصوابية في كل الحالات الممكنة. نكتب p ≡ q عشان نرمز أن p و q متكافئتان منطقيًا.
تكافؤات منطقية مهمة
قوانين الهوية
p ∨ F ≡ p
قوانين السيطرة
p ∧ F ≡ F
قوانين تكرار الذات
p ∧ p ≡ p
نفي النفي
قوانين التبديل
p ∧ q ≡ q ∧ p
قوانين التجميع
(p ∧ q) ∧ r ≡ p ∧ (q ∧ r)
قوانين التوزيع
p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
قوانين دي مورجان
¬(p ∨ q) ≡ ¬p ∧ ¬q
قوانين الامتصاص
p ∧ (p ∨ q) ≡ p
قوانين النفي
p ∧ ¬p ≡ F
تكافؤات العبارة الشرطية
p → q ≡ ¬q → ¬p (المضاد للعكس)
p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
🔍 المنطق المسند (Predicate Logic)
المنطق المسند يوسع المنطق القضوي ويخلينا نستدل على الأشياء وخواصها. يقدّم لنا متغيرات، مسندات، وكمات.
وش هي المسندات؟
- P(x): "x أكبر من ٥" - P مسند، x متغير
- Q(x, y): "x + y = ١٠" - Q مسند بمتغيرين
- R(x): "x عدد أولي"
هذي الجمل تصير قضايا لما نعطي قيم محددة للمتغيرات أو نستخدم الكمات.
مجال الخطاب
مجال الخطاب (أو عالم الخطاب) هو مجموعة كل القيم الممكنة اللي تقدر تاخذها المتغيرات.
∀∃ الكمات (Quantifiers)
الكم الشامل (∀)
الكم الشامل ∀x P(x) يعني "لكل x، P(x) صحيح" أو "P(x) صحيح لكل x في المجال".
- ∀x (x + 0 = x) - "لكل عدد x، x + 0 = x"
- ∀x (x² ≥ 0) - "لكل عدد حقيقي x، x² أكبر أو يساوي ٠"
الكم الوجودي (∃)
الكم الوجودي ∃x P(x) يعني "يوجد x بحيث P(x) صحيح" أو "P(x) صحيح لعنصر واحد على الأقل في المجال".
- ∃x (x² = 4) - "يوجد عدد x بحيث x² = 4" (مثلاً x = 2)
- ∃x (x + 5 = 0) - "يوجد x بحيث x + 5 = 0" (x = -5)
نفي الكمات
قوانين دي مورجان للكمات
¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)
بالعربي:
- "ليس كل x يحقق P" يعادل "يوجد x لا يحقق P"
- "لا يوجد x يحقق P" يعادل "كل x لا يحقق P"
الكمات المتعددة
∀x ∃y (x + y = 0)- "لكل x، يوجد y بحيث x + y = 0" (صحيحة للأعداد الحقيقية)∃y ∀x (x + y = 0)- "يوجد y بحيث لكل x، x + y = 0" (خاطئة للأعداد الحقيقية)
ترتيب الكمات يقدر يغير المعنى تمامًا!
✓ البراهين (Proofs)
البرهان هو حجة صحيحة تثبت صحة عبارة رياضية. البراهين تستخدم المسلمات والتعريفات والعبارات المثبتة مسبقًا مع قواعد الاستدلال.
أنواع البراهين
١. البرهان المباشر
نفترض الفرضية صحيحة ونستخدم خطوات منطقية عشان نثبت النتيجة لازم تكون صحيحة.
البرهان:
- نفترض n زوجي.
- إذن n = 2k لعدد صحيح k (تعريف الزوجي).
- n² = (2k)² = 4k² = 2(2k²).
- بما أن 2k² عدد صحيح، إذن n² زوجي ✓.
٢. البرهان بالمضاد للعكس
عشان نثبت p → q، بدالها نثبت ¬q → ¬p (لأنهم متكافئين منطقيًا).
البرهان بالمضاد للعكس: إذا كان n زوجي، فإن n² زوجي (أثبتناه فوق).
٣. البرهان بالتناقض
نفترض العبارة خاطئة ونوصل لتناقض.
البرهان:
- نفترض √2 نسبي (افتراض التناقض).
- إذن √2 = a/b حيث a,b أعداد صحيحة بدون عوامل مشتركة.
- ٢ = a²/b²، إذن 2b² = a².
- إذن a² زوجي، وبالتالي a زوجي.
- نفرض a = 2k، إذن 2b² = 4k²، إذن b² = 2k².
- إذن b² زوجي، وبالتالي b زوجي.
- لكن هذا يناقض افتراض أن a و b مافي بينهم عوامل مشتركة!
- إذن √2 لازم يكون غير نسبي ✓.
📜 قواعد الاستدلال (Rules of Inference)
قواعد الاستدلال هي أنماط من التفكير تخلينا نستنتج نتائج من مقدمات. الحجة صحيحة إذا كانت النتيجة تتبع منطقيًا من المقدمات.
⚠️ ملاحظة مهمة
الحجة الصحيحة ممكن توصل لنتيجة غلط إذا كانت إحدى المقدمات خاطئة! الصحة (Validity) تشير للبنية المنطقية، مو لصحة المقدمات نفسها.
قواعد الاستدلال التسعة
١. مودس بوننس (Modus Ponens)
p
التوتولوجيا: [p ∧ (p → q)] → q
مثال:
إذا كانت السماء تمطر، براجع الرياضيات المتقطعة.
السماء تمطر.
إذن، براجع الرياضيات المتقطعة.
٢. مودس تولنس (Modus Tollens)
¬q
التوتولوجيا: [¬q ∧ (p → q)] → ¬p
مثال:
إذا كانت السماء تمطر، براجع الرياضيات المتقطعة.
ما راجعت الرياضيات المتقطعة.
إذن، السماء ما تمطر.
٣. القياس الافتراضي (Hypothetical Syllogism)
q → r
التوتولوجيا: [(p → q) ∧ (q → r)] → (p → r)
مثال:
إذا تثلج، براجع الرياضيات المتقطعة.
إذا راجعت الرياضيات المتقطعة، بجيب A.
إذن، إذا تثلج، بجيب A.
٤. القياس الفصلي (Disjunctive Syllogism)
¬p
التوتولوجيا: [¬p ∧ (p ∨ q)] → q
مثال:
براجع الرياضيات المتقطعة أو براجع الأدب الإنجليزي.
ما راجعت الرياضيات المتقطعة.
إذن، براجع الأدب الإنجليزي.
٥. الإضافة (Addition)
التوتولوجيا: p → (p ∨ q)
مثال:
براجع الرياضيات المتقطعة.
إذن، براجع الرياضيات المتقطعة أو بزور لاس فيقاس.
٦. التبسيط (Simplification)
التوتولوجيا: (p ∧ q) → p
مثال:
براجع الرياضيات المتقطعة والأدب الإنجليزي.
إذن، براجع الرياضيات المتقطعة.
٧. الاقتران (Conjunction)
q
التوتولوجيا: [(p) ∧ (q)] → (p ∧ q)
مثال:
براجع الرياضيات المتقطعة.
براجع الأدب الإنجليزي.
إذن، براجع الرياضيات المتقطعة والأدب الإنجليزي.
٨. الاستلزام (Resolution)
¬p ∨ r
التوتولوجيا: [(p ∨ q) ∧ (¬p ∨ r)] → (q ∨ r)
ملاحظة: الاستلزام مهم في الذكاء الاصطناعي ويستخدم في برولوغ.
مثال:
براجع الرياضيات المتقطعة أو براجع قواعد البيانات.
ما براجع الرياضيات المتقطعة أو براجع الأدب الإنجليزي.
إذن، براجع قواعد البيانات أو الأدب الإنجليزي.
بناء الحجج بقواعد الاستدلال
المقدمات:
- السماء ليست مشمسة هذا الظهر والجو أبرد من البارحة.
- إذا سبحنا، فالسماء مشمسة هذا الظهر.
- إذا ما سبحنا، بنأخذ رحلة بقارب.
- إذا أخذنا رحلة بقارب، بنكون بالبيت قبل الغروب.
النتيجة: بنكون بالبيت قبل الغروب.
الترجمة لرموز قضوية:
q: الجو أبرد من البارحة
r: راح نسبح
s: راح نأخذ رحلة بقارب
t: راح نكون بالبيت قبل الغروب
المقدمات بالرموز:
2. r → p
3. ¬r → s
4. s → t
البرهان:
- ¬p ∧ q (مقدمة ١)
- ¬p (تبسيط من ١)
- r → p (مقدمة ٢)
- ¬r (مودس تولنس من ٢ و ٣)
- ¬r → s (مقدمة ٣)
- s (مودس بوننس من ٤ و ٥)
- s → t (مقدمة ٤)
- t (مودس بوننس من ٦ و ٧) ✓
💡 استراتيجية بناء الحجج
- ترجم العبارات الإنجليزية إلى منطق قضوي.
- حدد المقدمات والنتيجة المطلوبة.
- طبق قواعد الاستدلال خطوة بخطوة.
- كل خطوة لازم تشير لخطوات سابقة أو مقدمات.
- استمر لين توصل للنتيجة المطلوبة.
📝 مرجع سريع
الروابط المنطقية
| الاسم | الرمز | مثال | صحيح عندما |
|---|---|---|---|
| النفي | ¬ | ¬p | p خاطئة |
| العطف | ∧ | p ∧ q | p و q كلاهما صحيحين |
| الفصل | ∨ | p ∨ q | على الأقل واحد من p أو q صحيح |
| أو الحصرية | ⊕ | p ⊕ q | بالضبط واحد من p أو q صحيح |
| الاقتضاء | → | p → q | إذا p صحيحة، إذن q صحيحة |
| التكافؤ | ↔ | p ↔ q | p و q لهم نفس القيمة الصوابية |
تكافؤات أساسية لازم تحفظها
• الاقتضاء: p → q ≡ ¬p ∨ q
• المضاد للعكس: p → q ≡ ¬q → ¬p
• التكافؤ: p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
الكمات
- ∀x P(x): "لكل x، P(x) صحيح"
- ∃x P(x): "يوجد x بحيث P(x) صحيح"
- ¬∀x P(x) ≡ ∃x ¬P(x)
- ¬∃x P(x) ≡ ∀x ¬P(x)