2.10 Zdanie. Zaprzeczenie zdania
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1
a) Liczba \(\sqrt{5} + \sqrt{3}\) jest większa od \(4\).
b) \(4 \cdot 8 - 12 = 20\)
c) \(-0{,}3 > -0{,}2\)
d) Istnieje trójkąt o bokach długości \(4\text{ cm}\), \(5\text{ cm}\), \(9\text{ cm}\).
e) Liczba przekątnych sześciokąta jest równa \(9\).
f) Obwód trójkąta prostokątnego o przyprostokątnych \(5\) i \(12\) jest równy \(30\).
b) Prawda
c) Fałsz
d) Fałsz
e) Prawda
f) Prawda
- Aby porównać sumę dwóch dodatnich pierwiastków z liczbą całkowitą, podnieś obie strony do kwadratu lub oszacuj wartości pierwiastków z niedomiarem i nadmiarem.
- Kolejność wykonywania działań: najpierw mnożenie i dzielenie, potem dodawanie i odejmowanie.
- Przy porównywaniu liczb ujemnych większa jest ta, która leży bliżej zera na osi liczbowej (czyli ma mniejszą wartość bezwzględną).
- Nierówność trójkąta: trójkąt o bokach \(a, b, c\) istnieje wtedy i tylko wtedy, gdy suma długości każdych dwóch boków jest ściśle większa od długości boku trzeciego (\(a+b>c\), \(a+c>b\), \(b+c>a\)).
- Liczbę przekątnych dowolnego \(n\)-kąta wypukłego obliczamy ze wzoru \(d = \dfrac{n(n-3)}{2}\).
- Długość przeciwprostokątnej trójkąta prostokątnego wyznaczamy z twierdzenia Pitagorasa: \(c = \sqrt{a^2 + b^2}\), a obwód to suma długości wszystkich trzech boków.
-
Podpunkt a) Oceniamy wartość logiczną zdania: „Liczba \(\sqrt{5} + \sqrt{3}\) jest większa od \(4\)”:
Sprawdzamy, czy zachodzi nierówność \(\sqrt{5} + \sqrt{3} > 4\). Ponieważ obie strony są dodatnie, możemy podnieść je obustronnie do kwadratu: $$ \begin{aligned} (\sqrt{5} + \sqrt{3})^2 &= (\sqrt{5})^2 + 2\sqrt{5}\cdot\sqrt{3} + (\sqrt{3})^2 \\[8pt] &= 5 + 2\sqrt{15} + 3 \\[8pt] &= 8 + 2\sqrt{15} \end{aligned} $$ Obliczamy kwadrat prawej strony: $$4^2 = 16 = 8 + 8 = 8 + 2\sqrt{16}$$ Porównujemy wyrażenia \(8 + 2\sqrt{15}\) oraz \(8 + 2\sqrt{16}\). Ponieważ \(15 < 16\), to \(\sqrt{15} < \sqrt{16}\), a zatem: $$8 + 2\sqrt{15} < 16 \implies \sqrt{5} + \sqrt{3} < 4$$ Liczba \(\sqrt{5} + \sqrt{3}\) jest mniejsza od \(4\), więc podane zdanie jest **fałszywe**. -
Podpunkt b) Oceniamy wartość logiczną zdania: „\(4 \cdot 8 - 12 = 20\)”:
Wykonujemy działania po lewej stronie równania, pamiętając o pierwszeństwie mnożenia: $$ \begin{aligned} L &= 4 \cdot 8 - 12 \\[8pt] &= 32 - 12 \\[8pt] &= 20 \end{aligned} $$ Prawa strona wynosi \(P = 20\). Zachodzi równość \(L = P\), zatem zdanie jest **prawdziwe**. -
Podpunkt c) Oceniamy wartość logiczną zdania: „\(-0{,}3 > -0{,}2\)”:
Dla liczb ujemnych większa jest ta liczba, która ma mniejszą wartość bezwzględną: $$|-0{,}3| = 0{,}3, \quad |-0{,}2| = 0{,}2$$ Ponieważ \(0{,}3 > 0{,}2\), na osi liczbowej liczba \(-0{,}3\) leży na lewo od liczby \(-0{,}2\), co oznacza, że: $$-0{,}3 < -0{,}2$$ Zdanie głoszące, że \(-0{,}3 > -0{,}2\), jest **fałszywe**. -
Podpunkt d) Oceniamy wartość logiczną zdania: „Istnieje trójkąt o bokach długości \(4\text{ cm}\), \(5\text{ cm}\), \(9\text{ cm}\)”:
Aby z trzech odcinków można było zbudować trójkąt, suma długości dwóch krótszych boków musi być większa od długości boku najdłuższego: $$4 + 5 = 9$$ Warunek istnienia trójkąta wymaga ostrej nierówności: $$4 + 5 > 9 \iff 9 > 9$$ Otrzymana nierówność jest sprzeczna. Odcinki o takich długościach pokryłyby się w jedną linię prostą, więc trójkąt nie istnieje. Zdanie jest **fałszywe**. -
Podpunkt e) Oceniamy wartość logiczną zdania: „Liczba przekątnych sześciokąta jest równa \(9\)”:
Sześciokąt ma \(n = 6\) wierzchołków. Korzystamy ze wzoru na liczbę przekątnych \(n\)-kąta wypukłego: $$ \begin{aligned} d &= \dfrac{n(n - 3)}{2} \\[8pt] &= \dfrac{6 \cdot (6 - 3)}{2} \\[8pt] &= \dfrac{6 \cdot 3}{2} \\[8pt] &= \dfrac{18}{2} = 9 \end{aligned} $$ Liczba przekątnych sześciokąta wynosi dokładnie \(9\), zatem zdanie jest **prawdziwe**. -
Podpunkt f) Oceniamy wartość logiczną zdania: „Obwód trójkąta prostokątnego o przyprostokątnych \(5\) i \(12\) jest równy \(30\)”:
Wyznaczamy długość przeciwprostokątnej \(c\) za pomocą twierdzenia Pitagorasa: $$ \begin{aligned} c^2 &= 5^2 + 12^2 \\[8pt] &= 25 + 144 = 169 \\[8pt] c &= \sqrt{169} = 13 \end{aligned} $$ Obliczamy obwód trójkąta: $$ \begin{aligned} Obw &= 5 + 12 + 13 \\[8pt] &= 30 \end{aligned} $$ Obwód trójkąta jest równy \(30\), zatem zdanie jest **prawdziwe**.
a) Fałsz
b) Prawda
c) Fałsz
d) Fałsz
e) Prawda
f) Prawda
Zadanie 2
a) \(\sqrt{7}\) jest liczbą całkowitą.
b) Liczba 2024 nie jest liczbą parzystą.
c) \(4^2 = (-4)^2\)
d) \(-6 \cdot (-3) \neq 2 \cdot 9\)
e) \(-5^2 = 25\)
f) \(2^3 - 3^3 \neq (-1)^3\)
b) Zaprzeczenie: Liczba 2024 jest liczbą parzystą; wartość logiczna: \(1\) (prawda)
c) Zaprzeczenie: \(4^2 \neq (-4)^2\); wartość logiczna: \(0\) (fałsz)
d) Zaprzeczenie: \(-6 \cdot (-3) = 2 \cdot 9\); wartość logiczna: \(1\) (prawda)
e) Zaprzeczenie: \(-5^2 \neq 25\); wartość logiczna: \(1\) (prawda)
f) Zaprzeczenie: \(2^3 - 3^3 = (-1)^3\); wartość logiczna: \(0\) (fałsz)
- Zaprzeczeniem zdania \(p\) jest zdanie \(\sim p\) („nieprawda, że \(p\)”).
- Jeśli zdanie orzeka „jest”, to jego zaprzeczenie orzeka „nie jest”. Jeśli zdanie wyjściowe zawiera już przeczenie („nie jest”), to jego zaprzeczeniem staje się zdanie twierdzące („jest”).
- W relacjach matematycznych zaprzeczeniem równości \(=\) jest różność \(\neq\), a zaprzeczeniem różności \(\neq\) jest równość \(=\).
- Zdanie i jego zaprzeczenie mają zawsze przeciwne wartości logiczne: gdy zdanie wyjściowe jest fałszywe (\(0\)), to jego zaprzeczenie jest prawdziwe (\(1\)), i odwrotnie.
-
Podpunkt a) Tworzymy zaprzeczenie zdania „\(\sqrt{7}\) jest liczbą całkowitą” i oceniamy jego wartość logiczną:
Dodajemy przeczenie do orzeczenia zdania wyjściowego: $$\text{Zaprzeczenie: „}\sqrt{7}\text{ nie jest liczbą całkowitą”}$$ Liczba \(\sqrt{7}\) znajduje się między liczbami całkowitymi \(2\) a \(3\) (gdyż \(2 = \sqrt{4} < \sqrt{7} < \sqrt{9} = 3\)) i jest liczbą niewymierną, a więc w szczególności nie jest liczbą całkowitą. Zaprzeczenie orzeka prawdę.
Wartość logiczna zaprzeczenia: \(1\) (prawda). -
Podpunkt b) Tworzymy zaprzeczenie zdania „Liczba 2024 nie jest liczbą parzystą” i oceniamy jego wartość logiczną:
Zdanie wyjściowe zawiera przeczenie, zatem jego negacją jest zdanie twierdzące: $$\text{Zaprzeczenie: „Liczba 2024 jest liczbą parzystą”}$$ Liczba \(2024\) kończy się cyfrą \(4\), jest więc podzielna przez \(2\), co oznacza, że jest liczbą parzystą. Zaprzeczenie jest zatem prawdziwe.
Wartość logiczna zaprzeczenia: \(1\) (prawda). -
Podpunkt c) Tworzymy zaprzeczenie zdania \(4^2 = (-4)^2\) i oceniamy jego wartość logiczną:
Zaprzeczeniem relacji równości \(=\) jest relacja różności \(\neq\): $$\text{Zaprzeczenie: } 4^2 \neq (-4)^2$$ Obliczamy wartości obu stron: $$ \begin{aligned} L &= 4^2 = 16 \\[8pt] P &= (-4)^2 = (-4) \cdot (-4) = 16 \end{aligned} $$ Ponieważ \(L = P = 16\), stwierdzenie, że liczby te są od siebie różne (\(16 \neq 16\)), jest fałszem.
Wartość logiczna zaprzeczenia: \(0\) (fałsz). -
Podpunkt d) Tworzymy zaprzeczenie zdania \(-6 \cdot (-3) \neq 2 \cdot 9\) i oceniamy jego wartość logiczną:
Zaprzeczeniem relacji różności \(\neq\) jest relacja równości \(=\): $$\text{Zaprzeczenie: } -6 \cdot (-3) = 2 \cdot 9$$ Obliczamy wartości obu stron: $$ \begin{aligned} L &= -6 \cdot (-3) = 18 \\[8pt] P &= 2 \cdot 9 = 18 \end{aligned} $$ Obie strony są równe (\(18 = 18\)), zatem zaprzeczenie jest zdaniem prawdziwym.
Wartość logiczna zaprzeczenia: \(1\) (prawda). -
Podpunkt e) Tworzymy zaprzeczenie zdania \(-5^2 = 25\) i oceniamy jego wartość logiczną:
Zastępujemy znak równości znakiem różności: $$\text{Zaprzeczenie: } -5^2 \neq 25$$ Zgodnie z kolejnością wykonywania działań potęgowanie ma pierwszeństwo przed znakiem minus (brak nawiasu): $$ \begin{aligned} L &= -5^2 = -(5^2) = -25 \\[8pt] P &= 25 \end{aligned} $$ Ponieważ \(-25 \neq 25\), zaprzeczenie jest zdaniem prawdziwym.
Wartość logiczna zaprzeczenia: \(1\) (prawda). -
Podpunkt f) Tworzymy zaprzeczenie zdania \(2^3 - 3^3 \neq (-1)^3\) i oceniamy jego wartość logiczną:
Zaprzeczeniem różności jest równość: $$\text{Zaprzeczenie: } 2^3 - 3^3 = (-1)^3$$ Obliczamy wartości obu stron równości: $$ \begin{aligned} L &= 2^3 - 3^3 = 8 - 27 = -19 \\[8pt] P &= (-1)^3 = -1 \end{aligned} $$ Ponieważ \(-19 \neq -1\), równość \(2^3 - 3^3 = (-1)^3\) nie zachodzi, czyli zaprzeczenie jest fałszem.
Wartość logiczna zaprzeczenia: \(0\) (fałsz).
a) Zaprzeczenie: \(\sqrt{7}\) nie jest liczbą całkowitą; wartość logiczna: \(1\) (prawda)
b) Zaprzeczenie: Liczba 2024 jest liczbą parzystą; wartość logiczna: \(1\) (prawda)
c) Zaprzeczenie: \(4^2 \neq (-4)^2\); wartość logiczna: \(0\) (fałsz)
d) Zaprzeczenie: \(-6 \cdot (-3) = 2 \cdot 9\); wartość logiczna: \(1\) (prawda)
e) Zaprzeczenie: \(-5^2 \neq 25\); wartość logiczna: \(1\) (prawda)
f) Zaprzeczenie: \(2^3 - 3^3 = (-1)^3\); wartość logiczna: \(0\) (fałsz)
Zadanie 3
a) Liczba \( 3 - \sqrt{10} \) jest dodatnia.
b) Liczba \( \sqrt{(-2)^2} \) jest nieujemna.
c) Sześcian liczby 3 jest większy od kwadratu liczby \((-5)\).
d) Nieprawda, że \( \sqrt{1} \) jest równy 1.
e) Pierwiastek trzeciego stopnia liczby \((-27)\) jest większy lub równy zerowej potędze liczby \((-3)\).
f) Iloraz liczby 6 przez \((-3)\) jest niemniejszy od iloczynu liczby 6 i \((-3)\).
g) Kwadrat sumy liczb 3 i 4 jest mniejszy lub równy sumie kwadratów liczb 3 i 4.
h) Nieprawda, że druga potęga liczby 0,4 jest nie większa niż druga potęga liczby 0,2.
b) Zapis: \( \sqrt{(-2)^2} \ge 0 \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
c) Zapis: \( 3^3 > (-5)^2 \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
d) Zapis: \( \sim(\sqrt{1} = 1) \) lub \( \sqrt{1} \neq 1 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( \sqrt{1} = 1 \).
e) Zapis: \( \sqrt[3]{-27} \ge (-3)^0 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( \sqrt[3]{-27} < (-3)^0 \).
f) Zapis: \( \dfrac{6}{-3} \ge 6 \cdot (-3) \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
g) Zapis: \( (3 + 4)^2 \le 3^2 + 4^2 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( (3 + 4)^2 > 3^2 + 4^2 \).
h) Zapis: \( \sim(0{,}4^2 \le 0{,}2^2) \) lub \( 0{,}4^2 > 0{,}2^2 \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
- Określenie „dodatnia” oznacza relację \( > 0 \), a „nieujemna” relację \( \ge 0 \).
- Sformułowanie „nie mniejszy niż” oznacza relację większości lub równości: \( \ge \), natomiast „nie większy niż” oznacza \( \le \).
- Zaprzeczeniem relacji ostrej nierówności \( > \) jest relacja słaba \( \le \), a zaprzeczeniem relacji słabej nierówności \( \le \) jest nierówność ostra \( > \).
- Zaprzeczeniem równości \( = \) jest różność \( \neq \), a zaprzeczeniem zdania postaci \( \sim p \) jest zdanie \( p \).
-
Podpunkt a) Analiza zdania „Liczba \( 3 - \sqrt{10} \) jest dodatnia”:
Zapisujemy treść zdania za pomocą symboli matematycznych: $$ 3 - \sqrt{10} > 0 $$ Oceniamy wartość logiczną: zauważamy, że \( 3 = \sqrt{9} \). Ponieważ \( \sqrt{9} < \sqrt{10} \), liczba \( 3 - \sqrt{10} \) jest mniejsza od zera (jest ujemna). Zdanie jest zatem fałszywe (wartość logiczna: 0).
Podajemy zaprzeczenie zdania fałszywego (negacją relacji \( > \) jest \( \le \)): $$ 3 - \sqrt{10} \le 0 $$ -
Podpunkt b) Analiza zdania „Liczba \( \sqrt{(-2)^2} \) jest nieujemna”:
Zapisujemy zdanie w postaci symbolicznej: $$ \sqrt{(-2)^2} \ge 0 $$ Oceniamy wartość logiczną: obliczamy wartość wyrażenia: $$ \sqrt{(-2)^2} = \sqrt{4} = 2 $$ Ponieważ \( 2 \ge 0 \), zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna: 1). -
Podpunkt c) Analiza zdania „Sześcian liczby 3 jest większy od kwadratu liczby \((-5)\)”:
Zapisujemy zdanie symbolicznie: $$ 3^3 > (-5)^2 $$ Obliczamy wartości obu stron: $$ \begin{aligned} 3^3 &= 27 \\[8pt] (-5)^2 &= 25 \end{aligned} $$ Nierówność \( 27 > 25 \) jest prawdziwa, zatem całe zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna: 1). -
Podpunkt d) Analiza zdania „Nieprawda, że \( \sqrt{1} \) jest równy 1”:
Zapisujemy zaprzeczenie równości za pomocą symbolu negacji logicznej lub znaku nierówności: $$ \sim(\sqrt{1} = 1) \quad \text{lub} \quad \sqrt{1} \neq 1 $$ Ponieważ \( \sqrt{1} = 1 \) jest zdaniem prawdziwym, jego zaprzeczenie jest fałszywe (wartość logiczna: 0).
Zaprzeczeniem tego zdania jest zdanie twierdzące: $$ \sqrt{1} = 1 $$ -
Podpunkt e) Analiza zdania „Pierwiastek trzeciego stopnia liczby \((-27)\) jest większy lub równy zerowej potędze liczby \((-3)\)”:
Zapisujemy zdanie symbolicznie: $$ \sqrt[3]{-27} \ge (-3)^0 $$ Wyznaczamy wartości obu stron nierówności: $$ \begin{aligned} \sqrt[3]{-27} &= -3 \\[8pt] (-3)^0 &= 1 \end{aligned} $$ Nierówność przyjmuje postać \( -3 \ge 1 \), co jest sprzecznością. Zdanie jest fałszywe (wartość logiczna: 0).
Zaprzeczeniem relacji \( \ge \) jest relacja ostra \( < \): $$ \sqrt[3]{-27} < (-3)^0 $$ -
Podpunkt f) Analiza zdania „Iloraz liczby 6 przez \((-3)\) jest niemniejszy od iloczynu liczby 6 i \((-3)\)”:
Określenie „niemniejszy” oznacza relację \( \ge \). Zapisujemy: $$ \dfrac{6}{-3} \ge 6 \cdot (-3) $$ Obliczamy wartości obu stron: $$ \begin{aligned} \dfrac{6}{-3} &= -2 \\[8pt] 6 \cdot (-3) &= -18 \end{aligned} $$ Ponieważ na osi liczbowej liczba \( -2 \) leży na prawo od \( -18 \), nierówność \( -2 \ge -18 \) jest poprawna. Zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna: 1). -
Podpunkt g) Analiza zdania „Kwadrat sumy liczb 3 i 4 jest mniejszy lub równy sumie kwadratów liczb 3 i 4”:
Kwadrat sumy to \( (3+4)^2 \), a suma kwadratów to \( 3^2 + 4^2 \). Zapisujemy zdanie: $$ (3 + 4)^2 \le 3^2 + 4^2 $$ Obliczamy wartość lewej i prawej strony: $$ \begin{aligned} (3 + 4)^2 &= 7^2 = 49 \\[8pt] 3^2 + 4^2 &= 9 + 16 = 25 \end{aligned} $$ Nierówność \( 49 \le 25 \) jest fałszywa. Wartość logiczna zdania wynosi 0.
Zaprzeczeniem relacji \( \le \) jest relacja \( > \): $$ (3 + 4)^2 > 3^2 + 4^2 $$ -
Podpunkt h) Analiza zdania „Nieprawda, że druga potęga liczby 0,4 jest nie większa niż druga potęga liczby 0,2”:
Określenie „nie większa niż” oznacza relację \( \le \). Zapisujemy zdanie wyjściowe będące negacją: $$ \sim(0{,}4^2 \le 0{,}2^2) \quad \text{lub po uproszczeniu} \quad 0{,}4^2 > 0{,}2^2 $$ Obliczamy potęgi: $$ \begin{aligned} 0{,}4^2 &= 0{,}16 \\[8pt] 0{,}2^2 &= 0{,}04 \end{aligned} $$ Zdanie wewnętrzne \( 0{,}16 \le 0{,}04 \) jest fałszem. Wobec tego jego zaprzeczenie („nieprawda, że...”) jest zdaniem prawdziwym (wartość logiczna: 1).
a) Zapis: \( 3 - \sqrt{10} > 0 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( 3 - \sqrt{10} \le 0 \).
b) Zapis: \( \sqrt{(-2)^2} \ge 0 \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
c) Zapis: \( 3^3 > (-5)^2 \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
d) Zapis: \( \sim(\sqrt{1} = 1) \) lub \( \sqrt{1} \neq 1 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( \sqrt{1} = 1 \).
e) Zapis: \( \sqrt[3]{-27} \ge (-3)^0 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( \sqrt[3]{-27} < (-3)^0 \).
f) Zapis: \( \dfrac{6}{-3} \ge 6 \cdot (-3) \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
g) Zapis: \( (3 + 4)^2 \le 3^2 + 4^2 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( (3 + 4)^2 > 3^2 + 4^2 \).
h) Zapis: \( \sim(0{,}4^2 \le 0{,}2^2) \) lub \( 0{,}4^2 > 0{,}2^2 \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
Zadanie 4
a) Każda liczba rzeczywista podniesiona do kwadratu jest nieujemna.
b) Istnieje taka liczba rzeczywista \(x\), dla której \(x + \dfrac{1}{x} = -2\).
c) Kwadrat dowolnej liczby rzeczywistej powiększony o 5 jest liczbą dodatnią.
d) Istnieje liczba całkowita, której piąta potęga jest liczbą ujemną.
e) Istnieje liczba naturalna, której kwadrat pomniejszony o 4 jest mniejszy od \(-5\).
f) Istnieje taka liczba całkowita, której sześcian jest równy \(\sqrt{2}\).
b) Prawda (1); symbolicznie: \(\exists_{x \in \mathbb{R} \setminus \{0\}} \; x + \dfrac{1}{x} = -2\)
c) Prawda (1); symbolicznie: \(\forall_{x \in \mathbb{R}} \; x^2 + 5 > 0\)
d) Prawda (1); symbolicznie: \(\exists_{k \in \mathbb{Z}} \; k^5 < 0\)
e) Fałsz (0); symbolicznie: \(\exists_{n \in \mathbb{N}} \; n^2 - 4 < -5\)
f) Fałsz (0); symbolicznie: \(\exists_{k \in \mathbb{Z}} \; k^3 = \sqrt{2}\)
- Kwantyfikator ogólny (\(\forall\)) oznacza „dla każdego” i orzeka o wszystkich elementach danej dziedziny.
- Kwantyfikator szczegółowy (\(\exists\)) oznacza „istnieje taki, że” – do wykazania prawdziwości zdania wystarczy podać co najmniej jeden element spełniający warunek.
- Podstawowe symbole zbiorów liczbowych: \(\mathbb{N}\) to liczby naturalne (\(\{0, 1, 2, \dots\}\) lub \(\{1, 2, 3, \dots\}\)), \(\mathbb{Z}\) to liczby całkowite, a \(\mathbb{R}\) to liczby rzeczywiste.
- Kwadrat dowolnej liczby rzeczywistej jest zawsze nieujemny: \(x^2 \ge 0\).
-
Podpunkt a) Analiza zdania „Każda liczba rzeczywista podniesiona do kwadratu jest nieujemna”:
Sformułowanie „każda” wskazuje na kwantyfikator ogólny \(\forall\). Zapisujemy zdanie w języku symboli matematycznych: $$ \forall_{x \in \mathbb{R}} \; x^2 \ge 0 $$ Z własności liczb rzeczywistych wiemy, że kwadrat liczby rzeczywistej jest zawsze liczbą większą bądź równą zero (\(x^2 > 0\) dla \(x \neq 0\) oraz \(0^2 = 0\)). Zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna 1). -
Podpunkt b) Analiza zdania „Istnieje taka liczba rzeczywista \(x\), dla której \(x + \dfrac{1}{x} = -2\)”:
Słowo „istnieje” oznacza użycie kwantyfikatora szczegółowego \(\exists\). Wyrażenie wymaga zastrzeżenia dziedziny \(x \neq 0\): $$ \exists_{x \in \mathbb{R} \setminus \{0\}} \; x + \frac{1}{x} = -2 $$ Rozwiązujemy równanie, aby sprawdzić, czy istnieje takie rozwiązanie w zbiorze \(\mathbb{R}\): $$ \begin{aligned} x + \frac{1}{x} &= -2 \quad \Big| \cdot x \\[8pt] x^2 + 1 &= -2x \\[8pt] x^2 + 2x + 1 &= 0 \\[8pt] (x + 1)^2 &= 0 \\[8pt] x &= -1 \end{aligned} $$ Liczba \(x = -1\) jest liczbą rzeczywistą różną od zera i spełnia podane równanie. Zatem zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna 1). -
Podpunkt c) Analiza zdania „Kwadrat dowolnej liczby rzeczywistej powiększony o 5 jest liczbą dodatnią”:
Określenie „dowolnej” oznacza każdą liczbę, co wymaga użycia kwantyfikatora ogólnego \(\forall\): $$ \forall_{x \in \mathbb{R}} \; x^2 + 5 > 0 $$ Dla dowolnej liczby rzeczywistej zachodzi nierówność \(x^2 \ge 0\). Dodając do obu stron liczbę \(5\), otrzymujemy: $$ x^2 + 5 \ge 5 > 0 $$ Wyrażenie przyjmuje zawsze wartości większe od zera, co oznacza, że zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna 1). -
Podpunkt d) Analiza zdania „Istnieje liczba całkowita, której piąta potęga jest liczbą ujemną”:
Używamy kwantyfikatora szczegółowego \(\exists\) oraz symbolu zbioru liczb całkowitych \(\mathbb{Z}\): $$ \exists_{k \in \mathbb{Z}} \; k^5 < 0 $$ Nieparzysta potęga liczby ujemnej jest ujemna. Wskazujemy przykładową liczbę całkowitą, np. \(k = -1 \in \mathbb{Z}\): $$ (-1)^5 = -1 < 0 $$ Wskazano element spełniający warunek, a więc zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna 1). -
Podpunkt e) Analiza zdania „Istnieje liczba naturalna, której kwadrat pomniejszony o 4 jest mniejszy od \(-5\)”:
Zapisujemy zdanie przy użyciu kwantyfikatora szczegółowego i symbolu liczb naturalnych \(\mathbb{N}\): $$ \exists_{n \in \mathbb{N}} \; n^2 - 4 < -5 $$ Przekształcamy równoważnie nierówność: $$ \begin{aligned} n^2 - 4 &< -5 \\[8pt] n^2 &< -1 \end{aligned} $$ Dla dowolnej liczby naturalnej \(n\) jej kwadrat jest nieujemny (\(n^2 \ge 0\)), dlatego nie może być mniejszy od liczby ujemnej \(-1\). Oznacza to brak jakichkolwiek rozwiązań, a całe zdanie jest fałszywe (wartość logiczna 0). -
Podpunkt f) Analiza zdania „Istnieje taka liczba całkowita, której sześcian jest równy \(\sqrt{2}\)”:
Zapisujemy zdanie symbolicznie dla zmiennej całkowitej \(k \in \mathbb{Z}\): $$ \exists_{k \in \mathbb{Z}} \; k^3 = \sqrt{2} $$ Wyznaczamy potencjalne rozwiązanie równania: $$ \begin{aligned} k^3 &= 2^{\frac{1}{2}} \\[8pt] k &= \left(2^{\frac{1}{2}}\right)^{\frac{1}{3}} \\[8pt] k &= 2^{\frac{1}{6}} = \sqrt[6]{2} \end{aligned} $$ Liczba \(\sqrt[6]{2}\) jest liczbą niewymierną, co oznacza, że \(\sqrt[6]{2} \notin \mathbb{Z}\). Nie istnieje zatem liczba całkowita spełniająca ten warunek, więc zdanie jest fałszywe (wartość logiczna 0).
a) Prawda (1); symbolicznie: \(\forall_{x \in \mathbb{R}} \; x^2 \ge 0\)
b) Prawda (1); symbolicznie: \(\exists_{x \in \mathbb{R} \setminus \{0\}} \; x + \dfrac{1}{x} = -2\)
c) Prawda (1); symbolicznie: \(\forall_{x \in \mathbb{R}} \; x^2 + 5 > 0\)
d) Prawda (1); symbolicznie: \(\exists_{k \in \mathbb{Z}} \; k^5 < 0\)
e) Fałsz (0); symbolicznie: \(\exists_{n \in \mathbb{N}} \; n^2 - 4 < -5\)
f) Fałsz (0); symbolicznie: \(\exists_{k \in \mathbb{Z}} \; k^3 = \sqrt{2}\)
Zadanie 5
a) \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} x^2 + 1 > 0\)
b) \(\bigvee_{x \in \mathbb{R}} x^2 = -4\)
c) \(\bigvee_{x \in \mathbb{N}} \dfrac{2}{x} \in \mathbb{N}\)
d) \(\bigvee_{x \in \mathbb{Q}} 7x \notin \mathbb{Q}\)
e) \(\bigwedge_{x \in \mathbb{Z}} |x| = x\)
f) \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} |x^2| = x^2\)
b) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} x^2 \ne -4\)
c) Zdanie prawdziwe (wartość logiczna 1). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{N}} \dfrac{2}{x} \notin \mathbb{N}\)
d) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{Q}} 7x \in \mathbb{Q}\)
e) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigvee_{x \in \mathbb{Z}} |x| \ne x\)
f) Zdanie prawdziwe (wartość logiczna 1). Zaprzeczenie: \(\bigvee_{x \in \mathbb{R}} |x^2| \ne x^2\)
- Kwantyfikator ogólny \(\bigwedge_{x \in X}\) („dla każdego \(x\)...”) orzeka, że dana własność przysługuje bez wyjątku wszystkim elementom zbioru \(X\). Aby wykazać jego fałszywość, wystarczy znaleźć jeden kontrprzykład.
- Kwantyfikator szczegółowy \(\bigvee_{x \in X}\) („istnieje takie \(x\)...”) orzeka, że w zbiorze \(X\) znajduje się co najmniej jeden element spełniający dany warunek. Aby wykazać jego prawdziwość, wystarczy wskazać jeden taki element.
- Zaprzeczenia zdań z kwantyfikatorami tworzymy za pomocą praw de Morgana dla rachunku kwantyfikatorów: negacja kwantyfikatora ogólnego przechodzi w kwantyfikator szczegółowy z zaprzeczonym warunkiem wewnętrznym: \(\sim \left(\bigwedge_{x \in X} \varphi(x)\right) \iff \bigvee_{x \in X} \sim \varphi(x)\), natomiast negacja kwantyfikatora szczegółowego przechodzi w kwantyfikator ogólny z zaprzeczonym warunkiem: \(\sim \left(\bigvee_{x \in X} \varphi(x)\right) \iff \bigwedge_{x \in X} \sim \varphi(x)\).
-
Podpunkt a) Badamy zdanie \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} x^2 + 1 > 0\):
Dla dowolnej liczby rzeczywistej \(x \in \mathbb{R}\) jej kwadrat jest nieujemny: \(x^2 \ge 0\). Dodając obustronnie liczbę \(1\), otrzymujemy: $$x^2 + 1 \ge 1 > 0$$ Nierówność jest prawdziwa dla każdej liczby rzeczywistej, zatem zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna 1).
Tworzymy zaprzeczenie: zamieniamy kwantyfikator ogólny \(\bigwedge\) na szczegółowy \(\bigvee\), a relację ostrej nierówności \(>\) na jej zaprzeczenie \(\le\): $$\bigvee_{x \in \mathbb{R}} x^2 + 1 \le 0$$ -
Podpunkt b) Badamy zdanie \(\bigvee_{x \in \mathbb{R}} x^2 = -4\):
Dla każdego \(x \in \mathbb{R}\) zachodzi warunek \(x^2 \ge 0\). Kwadrat żadnej liczby rzeczywistej nie może przyjmować wartości ujemnej, więc równanie \(x^2 = -4\) nie posiada rozwiązań w zbiorze liczb rzeczywistych. Zdanie orzekające istnienie takiego elementu jest fałszywe (wartość logiczna 0).
Tworzymy zaprzeczenie: zamieniamy kwantyfikator \(\bigvee\) na \(\bigwedge\), a znak równości na negację równości: $$\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} x^2 \ne -4$$ -
Podpunkt c) Badamy zdanie \(\bigvee_{x \in \mathbb{N}} \dfrac{2}{x} \in \mathbb{N}\):
Wystarczy wskazać przynajmniej jedną liczbę ze zbioru liczb naturalnych, dla której ułamek jest liczbą naturalną. Wybierając \(x = 1 \in \mathbb{N}\) (lub \(x = 2 \in \mathbb{N}\)), otrzymujemy: $$\dfrac{2}{1} = 2 \in \mathbb{N}$$ Warunek jest spełniony, stąd zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna 1).
Tworzymy zaprzeczenie: zamieniamy kwantyfikator \(\bigvee\) na \(\bigwedge\), a symbol przynależności do zbioru \(\in\) na symbol braku przynależności \(\notin\): $$\bigwedge_{x \in \mathbb{N}} \dfrac{2}{x} \notin \mathbb{N}$$ -
Podpunkt d) Badamy zdanie \(\bigvee_{x \in \mathbb{Q}} 7x \notin \mathbb{Q}\):
Zbiór liczb wymiernych \(\mathbb{Q}\) jest zamknięty ze względu na działanie mnożenia. Liczba \(7 = \frac{7}{1}\) jest wymierna, zatem dla dowolnej liczby wymiernej \(x = \frac{p}{q}\) (gdzie \(p \in \mathbb{Z}, q \in \mathbb{Z} \setminus \{0\}\)) ich iloczyn: $$7x = 7 \cdot \dfrac{p}{q} = \dfrac{7p}{q}$$ zawsze reprezentuje iloraz liczb całkowitych o niezerowym mianowniku, czyli należy do zbioru \(\mathbb{Q}\). Nie istnieje więc taka liczba wymierna \(x\), dla której wynik mnożenia byłby niewymierny. Zdanie jest fałszywe (wartość logiczna 0).
Tworzymy zaprzeczenie: zamieniamy kwantyfikator \(\bigvee\) na \(\bigwedge\), a relację \(\notin\) na \(\in\): $$\bigwedge_{x \in \mathbb{Q}} 7x \in \mathbb{Q}$$ -
Podpunkt e) Badamy zdanie \(\bigwedge_{x \in \mathbb{Z}} |x| = x\):
Z definicji wartości bezwzględnej wynika, że równość \(|x| = x\) zachodzi wyłącznie dla liczb nieujemnych (\(x \ge 0\)). Aby obalić zdanie orzekające prawdziwość tego faktu dla wszystkich liczb całkowitych, wystarczy podać pojedynczy kontrprzykład dla liczby ujemnej. Biorąc \(x = -3 \in \mathbb{Z}\), mamy: $$|-3| = 3 \ne -3$$ Zdanie nie jest spełnione dla każdego elementu dziedziny, zatem jest fałszywe (wartość logiczna 0).
Tworzymy zaprzeczenie: zamieniamy kwantyfikator \(\bigwedge\) na \(\bigvee\), a znak \(=\) na \(\ne\): $$\bigvee_{x \in \mathbb{Z}} |x| \ne x$$ -
Podpunkt f) Badamy zdanie \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} |x^2| = x^2\):
Dla dowolnej liczby rzeczywistej \(x \in \mathbb{R}\) wyrażenie \(x^2\) jest liczbą nieujemną (\(x^2 \ge 0\)). Wartość bezwzględna z dowolnej liczby nieujemnej jest równa dokładnie tej samej liczbie: $$|x^2| = x^2$$ Równość zachodzi tożsamościowo dla wszystkich liczb rzeczywistych, zatem zdanie jest prawdziwe (wartość logiczna 1).
Tworzymy zaprzeczenie: zamieniamy kwantyfikator \(\bigwedge\) na \(\bigvee\), a znak \(=\) na \(\ne\): $$\bigvee_{x \in \mathbb{R}} |x^2| \ne x^2$$
a) Zdanie prawdziwe (wartość logiczna 1). Zaprzeczenie: \(\bigvee_{x \in \mathbb{R}} x^2 + 1 \le 0\)
b) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} x^2 \ne -4\)
c) Zdanie prawdziwe (wartość logiczna 1). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{N}} \dfrac{2}{x} \notin \mathbb{N}\)
d) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{Q}} 7x \in \mathbb{Q}\)
e) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigvee_{x \in \mathbb{Z}} |x| \ne x\)
f) Zdanie prawdziwe (wartość logiczna 1). Zaprzeczenie: \(\bigvee_{x \in \mathbb{R}} |x^2| \ne x^2\)
Grupa B
Zadanie 1
a) Liczba \(\sqrt{6} + \sqrt{3}\) jest większa od \(4\).
b) \(5 \cdot 6 - 14 = 16\)
c) \(-0{,}7 > -0{,}5\)
d) Istnieje trójkąt o bokach długości \(3\text{ cm}\), \(6\text{ cm}\), \(10\text{ cm}\).
e) Liczba przekątnych siedmiokąta jest równa \(14\).
f) Obwód trójkąta prostokątnego o przyprostokątnych \(6\) i \(8\) jest równy \(24\).
b) Prawda
c) Fałsz
d) Fałsz
e) Prawda
f) Prawda
Zadanie 2
a) \(\sqrt{2}\) jest liczbą naturalną.
b) Liczba 303 nie jest liczbą podzielną przez 3.
c) \(6^2 = (-6)^2\)
d) \(-4 \cdot (-5) \neq 2 \cdot 10\)
e) \(-2^2 = 4\)
f) \(2^3 - 1^3 \neq 1^3\)
b) Zaprzeczenie: Liczba 303 jest liczbą podzielną przez 3; wartość logiczna: \(1\) (prawda)
c) Zaprzeczenie: \(6^2 \neq (-6)^2\); wartość logiczna: \(0\) (fałsz)
d) Zaprzeczenie: \(-4 \cdot (-5) = 2 \cdot 10\); wartość logiczna: \(1\) (prawda)
e) Zaprzeczenie: \(-2^2 \neq 4\); wartość logiczna: \(1\) (prawda)
f) Zaprzeczenie: \(2^3 - 1^3 = 1^3\); wartość logiczna: \(0\) (fałsz)
Zadanie 3
a) Liczba \( \sqrt{7} - 3 \) jest dodatnia.
b) Liczba \( \sqrt{(-3)^2} \) jest nieujemna.
c) Sześcian liczby 4 jest większy od kwadratu liczby \((-8)\).
d) Nieprawda, że \( \sqrt{4} \) jest równy 2.
e) Pierwiastek trzeciego stopnia liczby \((-64)\) jest większy lub równy zerowej potędze liczby \((-7)\).
f) Iloraz liczby 10 przez \((-2)\) jest niemniejszy od iloczynu liczby 10 i \((-2)\).
g) Kwadrat sumy liczb 1 i 4 jest mniejszy lub równy sumie kwadratów liczb 1 i 4.
h) Nieprawda, że druga potęga liczby 0,6 jest nie większa niż druga potęga liczby 0,4.
b) Zapis: \( \sqrt{(-3)^2} \ge 0 \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
c) Zapis: \( 4^3 > (-8)^2 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( 4^3 \le (-8)^2 \).
d) Zapis: \( \sim(\sqrt{4} = 2) \) lub \( \sqrt{4} \neq 2 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( \sqrt{4} = 2 \).
e) Zapis: \( \sqrt[3]{-64} \ge (-7)^0 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( \sqrt[3]{-64} < (-7)^0 \).
f) Zapis: \( \dfrac{10}{-2} \ge 10 \cdot (-2) \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
g) Zapis: \( (1 + 4)^2 \le 1^2 + 4^2 \). Zdanie fałszywe (wartość logiczna: 0). Zaprzeczenie: \( (1 + 4)^2 > 1^2 + 4^2 \).
h) Zapis: \( \sim(0{,}6^2 \le 0{,}4^2) \) lub \( 0{,}6^2 > 0{,}4^2 \). Zdanie prawdziwe (wartość logiczna: 1).
Zadanie 4
a) Każda liczba całkowita podniesiona do czwartej potęgi jest nieujemna.
b) Istnieje taka liczba rzeczywista \(x\), dla której \(x + \dfrac{4}{x} = 4\).
c) Kwadrat dowolnej liczby rzeczywistej powiększony o 3 jest liczbą dodatnią.
d) Istnieje liczba całkowita, której siódma potęga jest liczbą ujemną.
e) Istnieje liczba naturalna, której kwadrat pomniejszony o 2 jest mniejszy od \(-3\).
f) Istnieje taka liczba całkowita, której kwadrat jest równy \(\sqrt{5}\).
b) Prawda (1); symbolicznie: \(\exists_{x \in \mathbb{R} \setminus \{0\}} \; x + \dfrac{4}{x} = 4\)
c) Prawda (1); symbolicznie: \(\forall_{x \in \mathbb{R}} \; x^2 + 3 > 0\)
d) Prawda (1); symbolicznie: \(\exists_{k \in \mathbb{Z}} \; k^7 < 0\)
e) Fałsz (0); symbolicznie: \(\exists_{n \in \mathbb{N}} \; n^2 - 2 < -3\)
f) Fałsz (0); symbolicznie: \(\exists_{k \in \mathbb{Z}} \; k^2 = \sqrt{5}\)
Zadanie 5
a) \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} x^2 + 5 > 0\)
b) \(\bigvee_{x \in \mathbb{R}} x^2 = -16\)
c) \(\bigvee_{x \in \mathbb{N}} \dfrac{3}{x} \in \mathbb{N}\)
d) \(\bigvee_{x \in \mathbb{Q}} 4x \notin \mathbb{Q}\)
e) \(\bigwedge_{x \in \mathbb{Z}} \sqrt{x^2} = -x\)
f) \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} |x|^4 = x^4\)
b) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{R}} x^2 \ne -16\)
c) Zdanie prawdziwe (wartość logiczna 1). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{N}} \dfrac{3}{x} \notin \mathbb{N}\)
d) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigwedge_{x \in \mathbb{Q}} 4x \in \mathbb{Q}\)
e) Zdanie fałszywe (wartość logiczna 0). Zaprzeczenie: \(\bigvee_{x \in \mathbb{Z}} \sqrt{x^2} \ne -x\)
f) Zdanie prawdziwe (wartość logiczna 1). Zaprzeczenie: \(\bigvee_{x \in \mathbb{R}} |x|^4 \ne x^4\)
