Tema 14 de 69Razonamiento Matemático

Implicancias. Deducción simple

Comprenderás las implicancias lógicas y aprenderás a deducir conclusiones válidas de premisas verdaderas con reglas de inferencia, evitando razonamientos incorrectos.

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El porqué del tema

¿Para qué estudiamos este tema?

En el tema anterior aprendiste a simbolizar y valorar proposiciones lógicas: convertir frases como «si..., entonces...», «y», «o», «no» en símbolos y tablas de verdad. Ahora vas a usar ese lenguaje para razonar. La deducción simple responde una pregunta concreta: dadas varias informaciones verdaderas, ¿qué conclusión se puede afirmar con seguridad?

Este tema es el corazón del razonamiento matemático. No basta entender frases sueltas; hay que encadenarlas. En el examen de admisión de la UNMSM se pregunta con frecuencia, ya sea con condicionales, negaciones, cuantificadores o datos numéricos sencillos. Por eso conviene dominarlo bien.

Además, este tema prepara el camino para Lógica de Clases, donde las frases con «todos», «algunos» y «ninguno» se convierten en relaciones visuales entre conjuntos.

Antes de empezar

Lo que necesitas saber antes

Recordemos rápidamente lo esencial del tema anterior.

Una proposición es un enunciado con un único valor de verdad: o es verdadero (V) o es falso (F), pero no ambos. Los conectores que más usarás son:

  • Negación: ∼p \sim p («no pp»).
  • Conjunción: p∧q p \wedge q («pp y qq»). Es verdadera solo si ambos son verdaderos.
  • Disyunción inclusiva: p∨q p \vee q («pp o qq»). Es falsa solo si ambos son falsos.
  • Disyunción exclusiva: p △ q p \,\triangle\, q («o pp o qq, pero no ambos»). Es verdadera solo si uno es verdadero y el otro falso.
  • Condicional: p→q p \rightarrow q («si pp, entonces qq»). Es falso únicamente cuando pp es verdadero y qq es falso.
  • Bicondicional: p↔q p \leftrightarrow q («pp si y solo si qq»). Es verdadero cuando ambos tienen el mismo valor.

Sobre el condicional hay dos consecuencias muy usadas:

  • Si el antecedente pp es falso, p→qp \rightarrow q es verdadero.
  • Si el consecuente qq es verdadero, p→qp \rightarrow q también es verdadero.

También recordemos equivalencias notables:

  • Doble negación: ∼(∼p)≡p \sim(\sim p) \equiv p .
  • De Morgan: ∼(p∧q)≡∼p∨∼q \sim(p \wedge q) \equiv \sim p \vee \sim q y ∼(p∨q)≡∼p∧∼q \sim(p \vee q) \equiv \sim p \wedge \sim q .
  • Equivalencia del condicional: p→q≡∼p∨q p \rightarrow q \equiv \sim p \vee q .
  • Contrarrecíproca: p→q≡∼q→∼p p \rightarrow q \equiv \sim q \rightarrow \sim p .
  • Negación del condicional: ∼(p→q)≡p∧∼q \sim(p \rightarrow q) \equiv p \wedge \sim q .

Con estas herramientas ya puedes empezar a deducir.

1

La idea central: deducir es conservar la verdad

En un problema de deducción simple, las premisas son informaciones que debes aceptar como verdaderas. Tu tarea es encontrar una conclusión que sea consecuencia lógica de ellas. Si las premisas son verdaderas y el razonamiento es válido, la conclusión también es verdadera.

Un razonamiento válido es aquel que no puede llevar de premisas verdaderas a una conclusión falsa. Las reglas de inferencia que veremos son formas válidas. También hay formas que parecen lógicas pero no lo son, y debes aprender a evitarlas.

La deducción se llama simple porque aquí las situaciones no son muy complicadas: se manejan pocas proposiciones y se puede resolver de manera directa. Cuando los problemas mezclan muchas variables, se habla de deducción compuesta; en este capítulo solo nos asomaremos a esa idea.

2

Deducción inmediata: la conclusión sale de los datos

La deducción inmediata es el caso más sencillo. Consiste en relacionar directamente las premisas para obtener una conclusión, sin necesidad de tablas complejas ni cadenas largas. Basta leer los datos, identificar la regla y aplicarla.

Ejemplo 1

En un sorteo, solo tienen posibilidades de ganar quienes recibieron un número par. Ana recibió un número impar. La suma del número de Ana y el de Beto es un número impar. ¿Quién tiene posibilidades de ganar?

Razonamiento:

  • Ana tiene número impar.
  • La suma de su número con el de Beto es impar.
  • Un número impar más un número par da impar; un número impar más un número impar da par.
  • Por lo tanto, si Ana es impar y la suma es impar, Beto debe ser par.
  • La primera premisa dice que solo los que tienen número par tienen posibilidades. Beto tiene número par; por tanto, Beto tiene posibilidades de ganar.

Este tipo de relación entre paridad y deducción aparece en el examen. Conviene recordar las reglas básicas:

  • Par + Par = Par
  • Impar + Impar = Par
  • Par + Impar = Impar
  • Un producto es impar solo si todos los factores son impares; si al menos un factor es par, el producto es par.

La deducción inmediata no siempre es aritmética. También puede ser verbal.

Ejemplo 2

«Es falso que no viajé a Ica.» Por doble negación: viajé a Ica.

Ejemplo 3

«No es cierto que Luis canta y no baila.» Por De Morgan: Luis no canta o baila. Si después nos dicen que Luis canta, obligamos a que baile.

Deducción con información gráfica

En algunos problemas, los datos no son solo frases: son esquemas, ubicaciones o cifras dentro de un dibujo. La deducción simple consiste en leer correctamente esa información y aplicar una regla. No necesitas fórmulas complicadas: solo identificar la relación solicitada y descartar opciones según el dato.

Este tipo de pregunta muestra que la deducción simple no es solo lógica proposicional, sino razonamiento a partir de cualquier dato estructurado.

3

Deducción con condicionales: las reglas de oro

La mayoría de deducciones simples usa premisas de la forma «Si pp, entonces qq». Con ellas se aplican dos reglas inmediatas y una regla para encadenar.

Modus ponens: si se afirma el antecedente, se afirma el consecuente

p→qp∴q \begin{array}{c} p \rightarrow q \\ p \\ \hline \therefore q \end{array}

Si «si llueve, entonces el patio se moja» y sabemos que «llueve», concluimos «el patio se moja». La justificación está en la tabla del condicional: cuando pp es V y p→qp \rightarrow q es V, la única posibilidad es qq V.

Modus tollens: si se niega el consecuente, se niega el antecedente

p→q∼q∴∼p \begin{array}{c} p \rightarrow q \\ \sim q \\ \hline \therefore \sim p \end{array}

Si «si llueve, el patio se moja» y sabemos que «el patio no se mojó», concluimos «no llovió». ¿Por qué? Porque si hubiera llovido, se habría mojado; como no se mojó, no pudo haber llovido. Esta regla es equivalente a la contrarrecíproca: p→q≡∼q→∼pp \rightarrow q \equiv \sim q \rightarrow \sim p.

Muchos problemas se resuelven combinando estas dos reglas.

Silogismo hipotético: encadenar condicionales

p→qq→r∴p→r \begin{array}{c} p \rightarrow q \\ q \rightarrow r \\ \hline \therefore p \rightarrow r \end{array}

Si «si Juan estudia, ingresará» y «si ingresa, celebrará», entonces «si Juan estudia, celebrará». Esta regla permite unir dos o más condicionales para llegar a conclusiones más lejanas.

Es importante que el consecuente de la primera coincida con el antecedente de la segunda. No vale encadenar p→qp \rightarrow q y r→qr \rightarrow q, ni p→qp \rightarrow q y q→rq \rightarrow r al revés.

La contrarrecíproca como atajo

En vez de usar modus tollens, puedes transformar el condicional y aplicar modus ponens. Por ejemplo, en «si no hay electricidad, no funciona la bomba de agua», si sabemos que «la bomba funcionó», puedes decir: «si la bomba funcionó, entonces hubo electricidad» (contrarrecíproca), y de ahí concluir. Es la misma idea.

Condicionales en contextos con restricciones

A veces las premisas condicionales vienen mezcladas con restricciones de colores, lugares o características. En esos casos conviene no perderse: la condicional solo se activa cuando su antecedente se cumple, y si su consecuente se niega, niegas el antecedente.

Este tipo de pregunta está a medio camino entre la deducción simple y la lógica de clases: usa condicionales y restricciones entre conjuntos de objetos.

4

Deducción con conjunciones y disyunciones

Las premisas también pueden estar escritas con «y», «o» y negaciones. Aquí las reglas son más algebraicas.

Simplificación de una conjunción

Si una premisa dice p∧qp \wedge q, puedes afirmar pp por separado. Si «María estudia y trabaja», concluyes «María estudia».

Doble negación

Si te dicen «no es cierto que no fui», concluyes «fui». Estas dobles negaciones aparecen con frecuencia y a veces ocultan una afirmación rotunda.

De Morgan y equivalencia del condicional

Cuando hay una negación que afecta a un «y» o a un «o», conviene reescribirla:

  • «No es cierto que hace frío y no congela» equivale a «no hace frío o congela».
  • «No es cierto que Pedro canta o baila» equivale a «Pedro no canta y no baila».

La equivalencia p→q≡∼p∨qp \rightarrow q \equiv \sim p \vee q te permite transformar un condicional en disyunción y viceversa. Esto es útil cuando una premisa está escrita como «No canta o baila», que equivale a «Si canta, entonces baila».

Silogismo disyuntivo

Si tienes p∨qp \vee q y sabes que pp es falso, entonces qq es verdadero. Es la regla de «descartar un camino».

Ejemplo: «En la caja hay un chocolate o un caramelo. No hay chocolate.» Conclusión: hay caramelo.

Cuidado con los dos tipos de «o»

En la lógica usual, «o» es inclusivo: permite ambos. Si el problema quiere «o uno o el otro, pero no ambos», suele decirlo con «o ... o ...», «solo uno» o «a lo sumo uno». En deducción simple, si no te aclaran, usa el inclusivo. Por ejemplo, «Juan compra pan o leche» no impide que compre ambos.

5

Deducción categórica: todos, algunos, ninguno

Muchas preguntas usan los llamados cuantificadores: «todos», «algunos», «ninguno». La deducción aquí se apoya en relaciones de conjuntos. No necesitas formalizar mucho, pero sí dibujar mentalmente diagramas de Venn.

Las tres formas básicas:

  1. Todos los AA son BB: todo elemento de AA también está en BB. El conjunto AA está totalmente incluido en BB.
  2. Algunos AA son BB: existe al menos un elemento común a AA y BB. Los conjuntos se intersecan parcialmente.
  3. Ningún AA es BB: no hay elementos comunes. Los conjuntos son disjuntos.

También aparece algunos AA no son BB: hay al menos un elemento de AA que no está en BB. Esto no es lo mismo que «algunos AA son BB».

Tres diagramas de Venn para cuantificadores

Con esta interpretación se pueden resolver deducciones. Por ejemplo:

  • Todos los médicos son profesionales.
  • Ningún profesional es analfabeto.
  • Conclusión: ningún médico es analfabeto.

Aquí encadenamos inclusión y exclusión: si fuera cierto que «algún médico es analfabeto», ese médico sería profesional y analfabeto, lo que contradice la segunda premisa.

Otro ejemplo:

  • Algunos deportistas son músicos.
  • Todos los músicos son creativos.
  • Conclusión: algunos deportistas son creativos.

¿Por qué? El deportista que es músico pertenece a la intersección y, por la inclusión, también es creativo.

Errores típicos:

  • De «todos los AA son BB» no se sigue «todos los BB son AA». Puede haber BB fuera de AA.
  • De «algunos AA son BB» no se sigue «algunos AA no son BB». Puede que todos los AA sean BB.
  • De «ningún AA es BB» y «ningún BB es CC» no se sigue nada sobre AA y CC: ambos podrían coincidir fuera de BB.

La deducción con cuantificadores anticipa el siguiente tema, Lógica de Clases, donde se formalizará todo esto con diagramas y proposiciones categóricas.

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Deducción con números y con gráficos

Ya vimos que no todas las premisas son proposiciones lógicas. Algunas son relaciones aritméticas o fórmulas. En el examen UNMSM aparecen preguntas donde hay que deducir una interpretación a partir de una igualdad sencilla. No es un tema aparte: es deducción simple aplicada a símbolos matemáticos.

Por ejemplo, si te dan la igualdad R⋅C⋅t=VR \cdot C \cdot t = V, donde tt es tiempo en horas, CC es número de células, VV es número de virus y RR es una tasa, puedes deducir qué unidades debe tener RR. Despejando mentalmente, RR debe expresarse como V/(C⋅t)V/(C \cdot t), es decir, virus por hora y por célula. La atención está puesta en leer la igualdad y no en memorizar fórmulas.

Este tipo de pregunta muestra que «deducción» se refiere a inferir la información pedida a partir de una regla dada, sin importar si la regla es verbal, numérica o gráfica.

Por otro lado, cuando los datos son gráficos o espaciales, la deducción consiste en extraer información implícita de la figura, como vimos en la pregunta de los asientos. No te apresures a responder con la primera impresión: busca la regla que define la relación.

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Método general para resolver problemas de deducción simple

Aunque cada problema es distinto, conviene seguir un orden.

  1. Lee todas las premisas e identifica su estructura. Subraya las palabras lógicas: «si... entonces...», «y», «o», «no», «todos», «algunos», «ninguno».

  2. Acepta que todas las premisas son verdaderas. No discutas si son realistas. Trabaja con ellas como si fueran datos.

  3. Asigna proposiciones simples si ayuda. Por ejemplo, pp: «llueve», qq: «el patio se moja». Esto traduce el problema al lenguaje que ya dominas.

  4. Busca la regla de inferencia que se puede aplicar. Si hay un condicional y se afirma su antecedente, usa modus ponens; si se niega su consecuente, modus tollens; si hay dos condicionales encadenables, silogismo. Si hay negaciones compuestas, usa De Morgan o doble negación.

  5. Encadena conclusiones. A menudo la respuesta no sale de una sola premisa, sino de dos o tres pasos.

  6. Verifica cada alternativa contra tu conclusión. No confundas «es posible» con «se deduce necesariamente». El examen pide lo que se puede afirmar con certeza.

Atajos justificados

  • Empieza por la premisa más restrictiva. Una negación tajante o un dato numérico exacto suele determinar el camino.
  • Usa la contrarrecíproca para ver más rápido las consecuencias de una negación.
  • Niega la conclusión para probar contradicción. Si negar una alternativa produce una contradicción con los datos, entonces la alternativa es obligatoria. Este es el método indirecto.
  • No construyas tablas completas si no hace falta. En deducción simple, las reglas básicas son más rápidas.

Cuidado

Errores frecuentes

Incluso los estudiantes que ya saben lógica proposicional se equivocan en deducción por estos motivos.

  1. Afirmar el consecuente. De p→qp \rightarrow q y qq no se concluye pp. Si «si llueve, el patio se moja» y «el patio está mojado», no puedes decir que llovió: pudo mojarse por otra razón.

  2. Negar el antecedente. De p→qp \rightarrow q y ∼p\sim p no se concluye ∼q\sim q. Si no llueve, el patio puede estar mojado por un regador.

  3. Confundir la contrarrecíproca con la inversa. La contrarrecíproca de p→qp \rightarrow q es ∼q→∼p\sim q \rightarrow \sim p, que sí es equivalente. La inversa ∼p→∼q\sim p \rightarrow \sim q no es equivalente.

  4. Negar mal frases compuestas. «No es cierto que tengo hambre y no tengo dinero» no equivale a «tengo hambre y tengo dinero»; aplicando De Morgan es «no tengo hambre o tengo dinero». Si además te dicen «tengo hambre», recién puedes concluir que tienes dinero.

  5. Interpretar «algunos» como «no todos». «Algunos estudiantes son deportistas» no implica «algunos estudiantes no son deportistas». La primera solo dice que existe al menos uno deportista; la segunda afirma que existe al menos uno no deportista. Son informaciones distintas.

  6. Tomar «o» exclusivo siempre. En lógica estándar, «o» es inclusivo. Si el problema no aclara, ambos pueden ser verdaderos.

  7. Confundir «necesario» con «suficiente». «Para ingresar es necesario estudiar» se simboliza I→EI \rightarrow E, no E→IE \rightarrow I. Si te dicen que estudió, no puedes concluir que ingresó; si te dicen que ingresó, sí puedes concluir que estudió.

  8. Inventar datos. No añadas información que no está en las premisas. Si no se dice nada sobre una posibilidad, no la afirmes.

Aprende resolviendo

Ejemplos resueltos

Vamos a aplicar el método con cuatro ejemplos de dificultad creciente.

Ejemplo 1

Enunciado: «Si mañana llueve, el paseo se cancela. El paseo no se canceló.» ¿Qué se concluye?

Paso 1: Denotemos pp: «mañana llueve», qq: «el paseo se cancela».

La primera premisa es p→qp \rightarrow q. La segunda es ∼q\sim q.

Paso 2: Las premisas son verdaderas. La regla que se aplica con p→qp \rightarrow q y ∼q\sim q es modus tollens, que permite concluir ∼p\sim p.

Paso 3: Conclusión: mañana no llueve.

Verificación: Si hubiera llovido, la primera premisa obligaría a que el paseo se cancelara. Como el paseo no se canceló, no pudo haber llovido. No podemos concluir nada sobre si el paseo se realizará por otro motivo; solo la negación de lluvia.

Ejemplo 2

Enunciado: «Si Raquel se prepara, ingresa a San Marcos. Si ingresa a San Marcos, estudiará Medicina. Es falso que Raquel no se preparó.» ¿Qué se concluye?

Paso 1: Simbolizamos:

  • pp: Raquel se prepara.
  • qq: Raquel ingresa a San Marcos.
  • rr: Raquel estudiará Medicina.

Premisas:

p→q,q→r,∼(∼p) p \rightarrow q,\quad q \rightarrow r,\quad \sim(\sim p)

Paso 2: La tercera premisa, por doble negación, equivale a pp. Ahora tenemos pp y p→qp \rightarrow q: por modus ponens, qq.

Paso 3: Con qq y q→rq \rightarrow r, por modus ponens, rr.

Conclusión: Raquel estudiará Medicina. También se concluye, si lo pide el problema, que se preparó e ingresó. La cadena fue: pp activa la primera, su conclusión activa la segunda.

Ejemplo 3

Enunciado: «No es cierto que: Ana va al gimnasio y no sigue una dieta. Además, Ana no sigue una dieta.» ¿Qué se concluye?

Paso 1: Sean:

  • pp: Ana va al gimnasio.
  • qq: Ana sigue una dieta.

Primera premisa: ∼(p∧∼q)\sim(p \wedge \sim q).
Segunda premisa: ∼q\sim q.

Paso 2: Aplicamos De Morgan a la primera:

∼(p∧∼q)≡∼p∨q \sim(p \wedge \sim q) \equiv \sim p \vee q

La premisa dice entonces «Ana no va al gimnasio o sigue una dieta».

Paso 3: Tenemos la disyunción ∼p∨q\sim p \vee q y ∼q\sim q (Ana no sigue una dieta). Por silogismo disyuntivo, si qq es falso, la disyunción solo puede ser verdadera por ∼p\sim p. Por lo tanto, ∼p\sim p.

Conclusión: Ana no va al gimnasio.

Trampa evitada: Muchos leen rápido y creen que «no es cierto que (p y no q)» equivale a «p y q». No: la negación de una conjunción no niega cada componente manteniendo la conjunción, sino que la convierte en disyunción.

Ejemplo 4

Enunciado: «Todos los becarios son responsables. Algunos becarios son deportistas. Ningún deportista es impuntual.» ¿Qué se puede concluir?

Paso 1: Identifiquemos los conjuntos:

  • BB: becarios.
  • RR: responsables.
  • DD: deportistas.
  • II: impuntuales.

Premisas:

  1. Todos los BB son RR.
  2. Algunos BB son DD.
  3. Ningún DD es II.

Paso 2: De la primera premisa, todo becario es responsable. De la segunda, existe al menos una persona que es becaria y deportista. Esa persona, por la primera premisa, es responsable. Por la tercera, como es deportista, no es impuntual.

Paso 3: Conclusión segura: hay al menos una persona que es becaria, responsable, deportista y no impuntual. En términos de conjuntos: algunos becarios no son impuntuales.

Trampa evitada: No se concluye que todos los becarios son deportistas ni que todos los deportistas son responsables. Solo se concluye la existencia de un elemento en la intersección que cumple las propiedades.

Si el problema presentara alternativas, la única que se deduce es la que mezcla una información existencial con la inclusión y la exclusión.

Lo que viene

Hacia el siguiente tema

Has visto que muchas deducciones usan proposiciones sueltas y condicionales. Pero cuando aparecen frases como «todos los AA son BB», «ningún AA es BB» o «algunos AA no son BB», conviene convertir el problema en una relación entre conjuntos: dibujar diagramas, sombrear zonas o excluir elementos. Eso es exactamente lo que estudiarás en el siguiente tema, Lógica de Clases. Las reglas de inferencia de hoy —modus ponens, modus tollens, De Morgan, contrarrecíproca— seguirán siendo tus herramientas; el siguiente tema les dará una representación visual para resolver deducciones más complejas, como la de los frascos con caramelos que mencionamos.

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