Kontradiksi, Tautologi, dan Pernyataan Majemuk Ekuivalen

Matematika SMA/MA/SMK/MAK

Kontradiksi, Tautologi, dan Pernyataan Majemuk yang Ekuivalen

A. Tautologi

Pengertian Tautologi

Tautologi adalah pernyataan majemuk yang selalu bernilai benar (B) untuk setiap kemungkinan nilai kebenaran dari pernyataan-pernyataan penyusunnya.

Dengan kata lain, pada tabel kebenaran suatu tautologi, kolom terakhir (hasil) seluruhnya bernilai B (Benar), tidak ada yang bernilai S (Salah).

🔍 Mengamati

Perhatikan pernyataan berikut:

“Hari ini hujan atau hari ini tidak hujan”

Dalam simbol logika: p ∨ ~p

Apapun keadaannya, pernyataan ini selalu benar. Inilah yang disebut tautologi.

❓ Menanya

Bagaimana cara membuktikan suatu pernyataan majemuk adalah tautologi? Apakah cukup dengan contoh, atau harus dibuktikan untuk semua kemungkinan?

💡 Menalar

Untuk membuktikan tautologi, kita harus memeriksa semua kemungkinan nilai kebenaran menggunakan tabel kebenaran. Jika semua baris menghasilkan nilai B, maka terbukti tautologi.

Pembuktian dengan Tabel Kebenaran

Buktikan bahwa p ∨ ~p adalah tautologi:

p ~p p ∨ ~p
B S B
S B B

✓ Semua hasil bernilai B, maka p ∨ ~p adalah tautologi.

🧪 Mencoba

Buktikan bahwa p → (p ∨ q) adalah tautologi dengan membuat tabel kebenaran lengkap.

Contoh-contoh Tautologi yang Penting

  • p ∨ ~p (Hukum Eksklusi Tengah)
  • ~(p ∧ ~p) (Hukum Non-Kontradiksi)
  • p → p
  • (p ∧ q) → p
  • p → (p ∨ q)
  • (p → q) ↔ (~q → ~p) (Kontraposisi)
📢 Mengkomunikasikan

Tautologi dilambangkan dengan t atau T. Jika suatu pernyataan majemuk P adalah tautologi, kita tulis P ≡ T atau cukup menyebut P adalah tautologi.

Contoh Soal Tautologi

● Tingkat Mudah

Mudah 1

Buktikan bahwa p → p adalah tautologi!

Pembahasan:

p p → p
B B
S B

Ingat: implikasi p → q bernilai S hanya jika p = B dan q = S. Karena p → p berarti anteseden dan konsekuen sama, maka tidak mungkin p = B dan p = S sekaligus. Semua baris bernilai B, terbukti tautologi. ✓

Mudah 2

Buktikan bahwa ~(p ∧ ~p) adalah tautologi!

Pembahasan:

p ~p p ∧ ~p ~(p ∧ ~p)
B S S B
S B S B

p dan ~p selalu berlawanan, sehingga konjungsinya selalu S. Negasi dari S selalu B. Terbukti tautologi. ✓

Mudah 3

Buktikan bahwa (p ∧ q) → p adalah tautologi!

Pembahasan:

p q p ∧ q (p ∧ q) → p
B B B B
B S S B
S B S B
S S S B

Ketika p ∧ q = B, pasti p = B, sehingga implikasi B → B = B. Ketika p ∧ q = S, implikasi S → apapun = B. Terbukti tautologi. ✓

Mudah 4

Buktikan bahwa p → (p ∨ q) adalah tautologi!

Pembahasan:

p q p ∨ q p → (p ∨ q)
B B B B
B S B B
S B B B
S S S B

Jika p = B, maka p ∨ q pasti B (karena salah satu sudah B), sehingga B → B = B. Jika p = S, maka S → apapun = B. Terbukti tautologi. ✓

Mudah 5

Tentukan apakah p ∨ q merupakan tautologi atau bukan!

Pembahasan:

p q p ∨ q
B B B
B S B
S B B
S S S

Ada baris yang bernilai S (baris terakhir), maka p ∨ q bukan tautologi. ✓

● Tingkat Sedang

Sedang 1

Buktikan bahwa (p → q) ∨ (q → p) adalah tautologi!

Pembahasan:

p q p → q q → p (p→q) ∨ (q→p)
B B B B B
B S S B B
S B B S B
S S B B B

Semua baris bernilai B. Ini karena jika p → q bernilai S (p=B, q=S), maka q → p bernilai B (S → B = B), dan sebaliknya. Terbukti tautologi. ✓

Sedang 2

Buktikan bahwa [(p → q) ∧ p] → q adalah tautologi! (Modus Ponens)

Pembahasan:

p q p → q (p→q) ∧ p [(p→q) ∧ p] → q
B B B B B
B S S S B
S B B S B
S S B S B

Ini adalah hukum Modus Ponens: jika kita tahu p → q benar dan p benar, maka q pasti benar. Semua baris bernilai B, terbukti tautologi. ✓

Sedang 3

Buktikan bahwa [(p → q) ∧ ~q] → ~p adalah tautologi! (Modus Tollens)

Pembahasan:

p q ~p ~q p→q (p→q)∧~q [(p→q)∧~q]→~p
B B S S B S B
B S S B S S B
S B B S B S B
S S B B B B B

Modus Tollens: jika p → q dan ~q, maka ~p. Satu-satunya baris di mana (p→q)∧~q = B adalah baris terakhir, dan di situ ~p = B, sehingga implikasinya B → B = B. Baris lain memiliki anteseden S. Terbukti tautologi. ✓

Sedang 4

Buktikan bahwa (p ∧ (p → q)) → q adalah tautologi!

Pembahasan:

p q p → q p ∧ (p→q) [p∧(p→q)]→q
B B B B B
B S S S B
S B B S B
S S B S B

Semua bernilai B. Terbukti tautologi. ✓

Sedang 5

Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (q → r)] → (p → r) adalah tautologi! (Silogisme Hipotetis)

Pembahasan:

p q r p→q q→r (p→q)∧(q→r) p→r Hasil
B B B B B B B B
B B S B S S S B
B S B S B S B B
B S S S B S S B
S B B B B B B B
S B S B S S B B
S S B B B B B B
S S S B B B B B

Kolom “Hasil” = [(p→q)∧(q→r)] → (p→r). Semua bernilai B. Ini adalah Silogisme Hipotetis: jika p menyebabkan q dan q menyebabkan r, maka p menyebabkan r. Terbukti tautologi. ✓

● Tingkat Sulit

Sulit 1

Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (r → s) ∧ (p ∨ r)] → (q ∨ s) adalah tautologi! (Silogisme Destruktif)

Pembahasan:

Kita gunakan penalaran logis:

  • Misalkan anteseden bernilai B, artinya: p→q = B, r→s = B, dan p∨r = B
  • Dari p∨r = B, setidaknya salah satu dari p atau r bernilai B
  • Kasus 1: p = B. Karena p→q = B dan p = B, maka q = B. Sehingga q∨s = B ✓
  • Kasus 2: r = B. Karena r→s = B dan r = B, maka s = B. Sehingga q∨s = B ✓
  • Jadi jika anteseden = B, konsekuen pasti B. Implikasi selalu B.
  • Jika anteseden = S, implikasi otomatis B.

Dengan demikian semua kemungkinan menghasilkan B. Terbukti tautologi. ✓

Sulit 2

Buktikan bahwa [~(p ∧ q)] ↔ (~p ∨ ~q) adalah tautologi! (Hukum De Morgan)

Pembahasan:

p q p∧q ~(p∧q) ~p ~q ~p∨~q Biimplikasi
B B B S S S S B
B S S B S B B B
S B S B B S B B
S S S B B B B B

Biimplikasi bernilai B jika kedua sisi sama nilainya. Kolom ~(p∧q) dan ~p∨~q selalu sama. Terbukti tautologi. ✓

Sulit 3

Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (p → r)] ↔ [p → (q ∧ r)] adalah tautologi!

Pembahasan:

p q r p→q p→r (p→q)∧(p→r) q∧r p→(q∧r) ↔
B B B B B B B B B
B B S B S S S S B
B S B S B S S S B
B S S S S S S S B
S B B B B B B B B
S B S B B B S B B
S S B B B B S B B
S S S B B B S B B

Kolom biimplikasi selalu B. Terbukti tautologi. ✓

Sulit 4

Buktikan bahwa [(p ∨ q) ∧ ~p] → q adalah tautologi! (Silogisme Disjungtif)

Pembahasan:

p q p∨q ~p (p∨q)∧~p [(p∨q)∧~p]→q
B B B S S B
B S B S S B
S B B B B B
S S S B S B

Satu-satunya baris di mana anteseden B adalah baris 3 (p=S, q=B), dan di situ q=B sehingga implikasinya B→B=B. Baris lain memiliki anteseden S. Terbukti tautologi. ✓

Sulit 5

Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (q → r) ∧ ~r] → ~p adalah tautologi!

Pembahasan:

Penalaran logis:

  • Misalkan anteseden bernilai B: p→q = B, q→r = B, ~r = B (artinya r = S)
  • Dari q→r = B dan r = S: agar implikasi tetap B, harus q = S (karena B→S = S, tidak cocok)
  • Dari p→q = B dan q = S: agar implikasi tetap B, harus p = S (karena B→S = S, tidak cocok)
  • Jadi p = S, artinya ~p = B
  • Maka implikasi keseluruhan: B → B = B ✓
  • Jika anteseden = S, maka implikasi otomatis B ✓

Semua kemungkinan menghasilkan B. Ini merupakan gabungan Modus Tollens berantai. Terbukti tautologi. ✓

Latihan Soal Tautologi

Kerjakan soal-soal berikut dengan membuat tabel kebenaran!

● Mudah

  1. Buktikan bahwa p → (q → p) adalah tautologi!
  2. Buktikan bahwa (p ∧ q) → (p ∨ q) adalah tautologi!
  3. Buktikan bahwa ~p → (p → q) adalah tautologi!
  4. Tentukan apakah p → (p ∧ q) merupakan tautologi atau bukan!
  5. Buktikan bahwa (p → q) ∨ p bukan tautologi! (Tunjukkan baris bernilai S)

● Sedang

  1. Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (r → q)] → [(p ∨ r) → q] adalah tautologi!
  2. Buktikan bahwa (p → q) ↔ (~p ∨ q) adalah tautologi!
  3. Buktikan bahwa [p → (q → r)] ↔ [(p ∧ q) → r] adalah tautologi!
  4. Buktikan bahwa (p ↔ q) → (p → q) adalah tautologi!
  5. Buktikan bahwa [(p ∨ q) ∧ (~p ∨ r)] → (q ∨ r) adalah tautologi!

● Sulit

  1. Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (~p → r) ∧ (q → s) ∧ (r → s)] → s adalah tautologi!
  2. Buktikan bahwa {[(p ∨ q) → r] ∧ ~r} → (~p ∧ ~q) adalah tautologi!
  3. Buktikan bahwa [(p ↔ q) ∧ (q ↔ r)] → (p ↔ r) adalah tautologi!
  4. Buktikan bahwa ~[(p → q) → p] → ~p adalah tautologi!
  5. Buktikan bahwa [(p → q) ∨ (p → r)] ↔ [p → (q ∨ r)] adalah tautologi!

B. Kontradiksi

Pengertian Kontradiksi

Kontradiksi adalah pernyataan majemuk yang selalu bernilai salah (S) untuk setiap kemungkinan nilai kebenaran dari pernyataan-pernyataan penyusunnya.

Pada tabel kebenaran suatu kontradiksi, kolom terakhir (hasil) seluruhnya bernilai S (Salah).

Kontradiksi merupakan kebalikan dari tautologi. Jika P adalah tautologi, maka ~P adalah kontradiksi, dan sebaliknya.

🔍 Mengamati

Perhatikan pernyataan berikut:

“Hari ini hujan dan hari ini tidak hujan”

Dalam simbol logika: p ∧ ~p

Tidak mungkin hujan dan tidak hujan terjadi bersamaan. Pernyataan ini selalu salah. Inilah yang disebut kontradiksi.

❓ Menanya

Apa hubungan antara tautologi dan kontradiksi? Bagaimana jika suatu pernyataan bukan tautologi maupun kontradiksi?

💡 Menalar

Hubungan tautologi dan kontradiksi:

  • Jika P adalah tautologi, maka ~P adalah kontradiksi
  • Jika P adalah kontradiksi, maka ~P adalah tautologi
  • Jika P bukan tautologi dan bukan kontradiksi, maka P disebut kontingensi (kadang B, kadang S)

Pembuktian dengan Tabel Kebenaran

Buktikan bahwa p ∧ ~p adalah kontradiksi:

p ~p p ∧ ~p
B S S
S B S

✓ Semua hasil bernilai S, maka p ∧ ~p adalah kontradiksi.

🧪 Mencoba

Buktikan bahwa (p ∧ q) ∧ (~p ∨ ~q) ∧ (p ∨ q) bukan kontradiksi dengan menemukan baris yang bernilai S dan B.

📢 Mengkomunikasikan

Kontradiksi dilambangkan dengan f atau F. Jika suatu pernyataan majemuk P adalah kontradiksi, kita tulis P ≡ F. Sifat penting: negasi kontradiksi adalah tautologi, yaitu ~F ≡ T.

Contoh-contoh Kontradiksi yang Penting

  • p ∧ ~p
  • (p → q) ∧ p ∧ ~q
  • (p ↔ q) ∧ (p ∧ ~q)
  • ~(p → p)

Contoh Soal Kontradiksi

● Tingkat Mudah

Mudah 1

Buktikan bahwa ~(p → p) adalah kontradiksi!

Pembahasan:

p p → p ~(p → p)
B B S
S B S

p → p adalah tautologi (selalu B), maka negasinya selalu S. Terbukti kontradiksi. ✓

Mudah 2

Buktikan bahwa (p ∨ ~p) ∧ ~(p ∨ ~p) adalah kontradiksi!

Pembahasan:

Misalkan A = p ∨ ~p (yang merupakan tautologi, selalu B).

Maka pernyataan menjadi: A ∧ ~A, yang berbentuk X ∧ ~X = kontradiksi.

p p∨~p ~(p∨~p) (p∨~p) ∧ ~(p∨~p)
B B S S
S B S S

Terbukti kontradiksi. ✓

Mudah 3

Tentukan apakah p ∧ ~q merupakan kontradiksi atau bukan!

Pembahasan:

p q ~q p ∧ ~q
B B S S
B S B B
S B S S
S S B S

Ada baris yang bernilai B (baris 2), maka p ∧ ~q bukan kontradiksi (ini adalah kontingensi). ✓

Mudah 4

Buktikan bahwa ~(p ∨ ~p) adalah kontradiksi!

Pembahasan:

p ~p p ∨ ~p ~(p ∨ ~p)
B S B S
S B B S

p ∨ ~p selalu B (tautologi), negasinya selalu S. Terbukti kontradiksi. ✓

Mudah 5

Buktikan bahwa (p → q) ∧ (p ∧ ~q) adalah kontradiksi!

Pembahasan:

p q ~q p→q p∧~q (p→q)∧(p∧~q)
B B S B S S
B S B S B S
S B S B S S
S S B B S S

Semua baris bernilai S. Logikanya: p→q berarti “jika p maka q”, sedangkan p∧~q berarti “p benar dan q salah”. Keduanya tidak bisa benar bersamaan. Terbukti kontradiksi. ✓

● Tingkat Sedang

Sedang 1

Buktikan bahwa (p ↔ q) ∧ (p ∧ ~q) adalah kontradiksi!

Pembahasan:

p q p↔q ~q p∧~q (p↔q)∧(p∧~q)
B B B S S S
B S S B B S
S B S S S S
S S B B S S

p↔q berarti p dan q bernilai sama. p∧~q berarti p=B dan q=S (berbeda). Keduanya tidak bisa sekaligus benar. Terbukti kontradiksi. ✓

Sedang 2

Buktikan bahwa (p → q) ∧ (p → ~q) ∧ p adalah kontradiksi!

Pembahasan:

p q p→q p→~q (p→q)∧(p→~q)∧p
B B B S S
B S S B S
S B B B S
S S B B S

Jika p=B: p→q mengharuskan q=B, tetapi p→~q mengharuskan q=S. Kontradiksi! Jika p=S: konjungsi dengan p=S menghasilkan S. Terbukti kontradiksi. ✓

Sedang 3

Buktikan bahwa [(p ∨ q) ∧ ~p ∧ ~q] adalah kontradiksi!

Pembahasan:

p q p∨q ~p ~q (p∨q)∧~p∧~q
B B B S S S
B S B S B S
S B B B S S
S S S B B S

p∨q mengharuskan setidaknya salah satu B, tetapi ~p∧~q mengharuskan keduanya S. Kontradiksi! ✓

Sedang 4

Buktikan bahwa (p ↔ ~p) adalah kontradiksi!

Pembahasan:

p ~p p ↔ ~p
B S S
S B S

Biimplikasi bernilai B hanya jika kedua sisi sama. Tetapi p dan ~p selalu berbeda. Selalu S. Terbukti kontradiksi. ✓

Sedang 5

Buktikan bahwa ~[(p → q) ∨ (q → p)] adalah kontradiksi!

Pembahasan:

Kita sudah buktikan sebelumnya bahwa (p→q) ∨ (q→p) adalah tautologi (selalu B).

Maka negasinya selalu S.

p q (p→q)∨(q→p) ~[(p→q)∨(q→p)]
B B B S
B S B S
S B B S
S S B S

Terbukti kontradiksi. ✓

● Tingkat Sulit

Sulit 1

Buktikan bahwa (p → q) ∧ (q → r) ∧ p ∧ ~r adalah kontradiksi!

Pembahasan:

Penalaran logis:

  • Misalkan seluruh konjungsi = B. Maka setiap komponen harus B.
  • p = B (dari komponen p)
  • ~r = B, berarti r = S
  • p→q = B dan p = B, maka q = B
  • q→r = B dan q = B, maka r = B
  • Kontradiksi! r = S dan r = B tidak bisa bersamaan.

Tidak ada kemungkinan yang membuat seluruhnya B. Maka selalu S. Terbukti kontradiksi. ✓

Sulit 2

Buktikan bahwa [(p ↔ q) ∧ (q ↔ r) ∧ p ∧ ~r] adalah kontradiksi!

Pembahasan:

  • Misalkan seluruh konjungsi = B.
  • p = B dan ~r = B (artinya r = S)
  • p↔q = B dan p = B, maka q = B
  • q↔r = B dan q = B, maka r = B
  • Kontradiksi! r = S dan r = B bersamaan.

Tidak ada kemungkinan yang memenuhi. Terbukti kontradiksi. ✓

Sulit 3

Buktikan bahwa ~{[(p ∧ q) → p] ∨ [p → (p ∨ q)]} adalah kontradiksi!

Pembahasan:

Kita tahu:

  • (p∧q)→p adalah tautologi (selalu B)
  • p→(p∨q) adalah tautologi (selalu B)
  • Disjungsi dua tautologi = tautologi (B∨B = B)
  • Negasi tautologi = kontradiksi (selalu S)

Terbukti kontradiksi. ✓

Sulit 4

Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (~p → q) ∧ ~q] adalah kontradiksi!

Pembahasan:

  • Misalkan seluruh konjungsi = B. Maka ~q = B, artinya q = S.
  • p→q = B dan q = S, maka p harus S (agar tidak B→S).
  • ~p→q = B. Karena p = S, maka ~p = B. Maka B→q = B→S = S. Kontradiksi!

Tidak ada kemungkinan yang membuat semuanya B. Terbukti kontradiksi. ✓

Sulit 5

Buktikan bahwa [(p ∨ q) ∧ (p → r) ∧ (q → r) ∧ ~r] adalah kontradiksi!

Pembahasan:

  • Misalkan seluruh konjungsi = B. Maka ~r = B, artinya r = S.
  • p→r = B dan r = S, maka p = S (agar tidak B→S).
  • q→r = B dan r = S, maka q = S (agar tidak B→S).
  • p∨q = S∨S = S. Kontradiksi dengan p∨q harus B!

Tidak ada kombinasi yang memenuhi. Terbukti kontradiksi. ✓

Latihan Soal Kontradiksi

● Mudah

  1. Buktikan bahwa q ∧ ~q adalah kontradiksi!
  2. Buktikan bahwa ~(q → q) adalah kontradiksi!
  3. Tentukan apakah p → ~p merupakan kontradiksi atau bukan!
  4. Buktikan bahwa (p ∧ q) ∧ ~(p ∧ q) adalah kontradiksi!
  5. Buktikan bahwa ~[(p ∧ q) → (p ∨ q)] adalah kontradiksi!

● Sedang

  1. Buktikan bahwa (p → q) ∧ p ∧ ~q adalah kontradiksi!
  2. Buktikan bahwa (p ↔ q) ∧ (~p ↔ q) adalah kontradiksi!
  3. Buktikan bahwa ~[(p → q) ↔ (~q → ~p)] adalah kontradiksi!
  4. Buktikan bahwa (p ∧ ~p) ∨ (q ∧ ~q) adalah kontradiksi!
  5. Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (p → ~q)] ∧ p adalah kontradiksi!

● Sulit

  1. Buktikan bahwa [(p ∨ q) ∧ (~p) ∧ (~q)] adalah kontradiksi!
  2. Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (q → r) ∧ p ∧ ~r] adalah kontradiksi!
  3. Buktikan bahwa ~{[(p → q) ∧ ~q] → ~p} adalah kontradiksi!
  4. Buktikan bahwa [(p ↔ q) ∧ (q ↔ r) ∧ ~(p ↔ r)] adalah kontradiksi!
  5. Buktikan bahwa [(p → q) ∧ (~p → r) ∧ ~q ∧ ~r] adalah kontradiksi!

C. Pernyataan Majemuk yang Ekuivalen

Pengertian Ekuivalensi Logis

Dua pernyataan majemuk P dan Q dikatakan ekuivalen secara logis (dilambangkan P ≡ Q) jika keduanya memiliki nilai kebenaran yang sama untuk setiap kemungkinan nilai kebenaran pernyataan-pernyataan penyusunnya.

Dengan kata lain, P ≡ Q jika dan hanya jika P ↔ Q adalah tautologi.

🔍 Mengamati

Perhatikan dua pernyataan berikut:

  • P: “Jika hujan, maka jalan basah” → p → q
  • Q: “Jika jalan tidak basah, maka tidak hujan” → ~q → ~p

Kedua pernyataan ini memiliki makna logis yang sama. Kita katakan p → q ≡ ~q → ~p

❓ Menanya

Bagaimana cara membuktikan dua pernyataan majemuk ekuivalen? Apakah “ekuivalen” sama dengan “biimplikasi”?

💡 Menalar

Cara membuktikan ekuivalensi:

  1. Buat tabel kebenaran untuk P dan Q
  2. Bandingkan kolom hasil P dan Q
  3. Jika seluruh baris memiliki nilai yang sama, maka P ≡ Q

Perbedaan ≡ dan ↔:

  • ↔ (biimplikasi) adalah operator/konektivitas logika yang menghasilkan pernyataan majemuk baru
  • ≡ (ekuivalensi logis) adalah relasi antara dua pernyataan yang menunjukkan keduanya selalu bernilai sama
  • P ≡ Q berarti P ↔ Q adalah tautologi
🧪 Mencoba

Buktikan bahwa p → q ≡ ~p ∨ q dengan tabel kebenaran!

Hukum-Hukum Ekuivalensi Logis yang Penting

Nama Hukum Ekuivalensi
Negasi Ganda ~(~p) ≡ p
Komutatif (∧) p ∧ q ≡ q ∧ p
Komutatif (∨) p ∨ q ≡ q ∨ p
Asosiatif (∧) (p ∧ q) ∧ r ≡ p ∧ (q ∧ r)
Asosiatif (∨) (p ∨ q) ∨ r ≡ p ∨ (q ∨ r)
Distributif p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r)
Distributif p ∨ (q ∧ r) ≡ (p ∨ q) ∧ (p ∨ r)
De Morgan ~(p ∧ q) ≡ ~p ∨ ~q
De Morgan ~(p ∨ q) ≡ ~p ∧ ~q
Implikasi p → q ≡ ~p ∨ q
Kontraposisi p → q ≡ ~q → ~p
Biimplikasi p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
Identitas (∧) p ∧ T ≡ p
Identitas (∨) p ∨ F ≡ p
Dominasi (∧) p ∧ F ≡ F
Dominasi (∨) p ∨ T ≡ T
Idempoten (∧) p ∧ p ≡ p
Idempoten (∨) p ∨ p ≡ p
Absorpsi p ∨ (p ∧ q) ≡ p
Absorpsi p ∧ (p ∨ q) ≡ p
📢 Mengkomunikasikan

Ekuivalensi logis sangat berguna untuk menyederhanakan pernyataan majemuk yang rumit menjadi bentuk yang lebih sederhana namun memiliki makna logis yang sama. Hukum-hukum di atas dapat digunakan secara berantai untuk penyederhanaan.

Contoh Soal Pernyataan Majemuk Ekuivalen

● Tingkat Mudah

Mudah 1

Buktikan bahwa p → q ≡ ~p ∨ q!

Pembahasan:

p q ~p p → q ~p ∨ q
B B S B B
B S S S S
S B B B B
S S B B B

Kolom p→q dan ~p∨q selalu sama nilainya. Terbukti p → q ≡ ~p ∨ q. ✓

Mudah 2

Buktikan bahwa ~(~p) ≡ p!

Pembahasan:

p ~p ~(~p)
B S B
S B S

Kolom p dan ~(~p) selalu sama. Negasi ganda mengembalikan nilai asal. Terbukti. ✓

Mudah 3

Buktikan bahwa p ∧ q ≡ q ∧ p (Hukum Komutatif)!

Pembahasan:

p q p ∧ q q ∧ p
B B B B
B S S S
S B S S
S S S S

Kedua kolom selalu sama. Urutan dalam konjungsi tidak mempengaruhi hasil. Terbukti. ✓

Mudah 4

Buktikan bahwa p → q ≡ ~q → ~p (Kontraposisi)!

Pembahasan:

p q ~p ~q p → q ~q → ~p
B B S S B B
B S S B S S
S B B S B B
S S B B B B

Kedua kolom identik. Kontraposisi selalu ekuivalen dengan implikasi aslinya. Terbukti. ✓

Mudah 5

Tentukan apakah p → q ≡ q → p?

Pembahasan:

p q p → q q → p
B B B B
B S S B
S B B S
S S B B

Baris 2 dan 3 berbeda. Maka p → q TIDAK ekuivalen dengan q → p. (q → p disebut konvers, bukan kontraposisi). ✓

● Tingkat Sedang

Sedang 1

Buktikan bahwa ~(p ∧ q) ≡ ~p ∨ ~q (Hukum De Morgan)!

Pembahasan:

p q p∧q ~(p∧q) ~p ~q ~p∨~q
B B B S S S S
B S S B S B B
S B S B B S B
S S S B B B B

Kolom ~(p∧q) dan ~p∨~q selalu sama. Terbukti ekuivalen. ✓

Sedang 2

Buktikan bahwa ~(p ∨ q) ≡ ~p ∧ ~q (Hukum De Morgan)!

Pembahasan:

p q p∨q ~(p∨q) ~p ~q ~p∧~q
B B B S S S S
B S B S S B S
S B B S B S S
S S S B B B B

Kedua kolom identik. Terbukti ekuivalen. ✓

Sedang 3

Buktikan bahwa p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)!

Pembahasan:

p q p↔q p→q q→p (p→q)∧(q→p)
B B B B B B
B S S S B S
S B S B S S
S S B B B B

Kolom p↔q dan (p→q)∧(q→p) identik. Biimplikasi = konjungsi dua implikasi. Terbukti. ✓

Sedang 4

Sederhanakan ~(p → q) menggunakan hukum ekuivalensi!

Pembahasan:

Langkah penyederhanaan:

  • ~(p → q)
  • ≡ ~(~p ∨ q)   (karena p→q ≡ ~p∨q)
  • ≡ ~(~p) ∧ ~q   (Hukum De Morgan)
  • ≡ p ∧ ~q   (Negasi ganda)

Jadi ~(p → q) ≡ p ∧ ~q

Verifikasi: Negasi “jika hujan maka jalan basah” = “hujan DAN jalan tidak basah”. Logis! ✓

Sedang 5

Buktikan bahwa p ∧ (q ∨ r) ≡ (p ∧ q) ∨ (p ∧ r) (Distributif)!

Pembahasan:

p q r q∨r p∧(q∨r) p∧q p∧r (p∧q)∨(p∧r)
B B B B B B B B
B B S B B B S B
B S B B B S B B
B S S S S S S S
S B B B S S S S
S B S B S S S S
S S B B S S S S
S S S S S S S S

Kolom p∧(q∨r) dan (p∧q)∨(p∧r) identik di semua 8 baris. Terbukti ekuivalen. ✓

● Tingkat Sulit

Sulit 1

Sederhanakan ~(p → q) ∨ (~p ∧ q) menggunakan hukum ekuivalensi!

Pembahasan:

  • ~(p → q) ∨ (~p ∧ q)
  • ≡ (p ∧ ~q) ∨ (~p ∧ q)   (karena ~(p→q) ≡ p∧~q)

Ini adalah bentuk XOR (exclusive or): tepat salah satu dari p,q yang benar.

Verifikasi dengan tabel:

p q (p∧~q)∨(~p∧q)
B B S
B S B
S B B
S S S

Jadi ~(p → q) ∨ (~p ∧ q) ≡ (p ∧ ~q) ∨ (~p ∧ q) ≡ p ⊕ q (XOR). ✓

Sulit 2

Buktikan bahwa p → (q → r) ≡ (p ∧ q) → r (Hukum Ekspor-Impor)!

Pembahasan:

Menggunakan hukum ekuivalensi:

  • p → (q → r)
  • ≡ p → (~q ∨ r)   (implikasi)
  • ≡ ~p ∨ (~q ∨ r)   (implikasi)
  • ≡ (~p ∨ ~q) ∨ r   (asosiatif)
  • ≡ ~(p ∧ q) ∨ r   (De Morgan terbalik)
  • ≡ (p ∧ q) → r   (implikasi terbalik)

Terbukti ekuivalen melalui rantai ekuivalensi. ✓

Sulit 3

Sederhanakan (p → q) ∧ (p → ~q)!

Pembahasan:

  • (p → q) ∧ (p → ~q)
  • ≡ (~p ∨ q) ∧ (~p ∨ ~q)   (implikasi)
  • ≡ ~p ∨ (q ∧ ~q)   (distributif terbalik: faktorisasi ~p)
  • ≡ ~p ∨ F   (q ∧ ~q adalah kontradiksi)
  • ≡ ~p   (identitas disjungsi)

Jadi (p → q) ∧ (p → ~q) ≡ ~p

Maknanya: jika dari p bisa disimpulkan q sekaligus ~q, maka p pasti salah. ✓

Sulit 4

Buktikan bahwa p ↔ q ≡ (p ∧ q) ∨ (~p ∧ ~q)!

Pembahasan:

  • p ↔ q ≡ (p → q) ∧ (q → p)
  • ≡ (~p ∨ q) ∧ (~q ∨ p)

Distribusikan:

  • ≡ [(~p ∨ q) ∧ ~q] ∨ [(~p ∨ q) ∧ p]

Lebih mudah dengan tabel kebenaran:

p q p↔q (p∧q)∨(~p∧~q)
B B B B
B S S S
S B S S
S S B B

Identik. Biimplikasi benar jika keduanya benar atau keduanya salah. Terbukti. ✓

Sulit 5

Sederhanakan [(p → q) ∧ ~q] → ~p dan tunjukkan bahwa hasilnya adalah tautologi!

Pembahasan:

  • [(p → q) ∧ ~q] → ~p
  • ≡ [(~p ∨ q) ∧ ~q] → ~p   (implikasi)
  • ≡ [(~p ∧ ~q) ∨ (q ∧ ~q)] → ~p   (distributif)
  • ≡ [(~p ∧ ~q) ∨ F] → ~p   (q∧~q = F)
  • ≡ (~p ∧ ~q) → ~p   (identitas)
  • ≡ ~(~p ∧ ~q) ∨ ~p   (implikasi)
  • ≡ (p ∨ q) ∨ ~p   (De Morgan)
  • ≡ (p ∨ ~p) ∨ q   (komutatif & asosiatif)
  • ≡ T ∨ q   (p∨~p = T)
  • ≡ T   (dominasi)

Terbukti bahwa pernyataan tersebut ekuivalen dengan T (tautologi). ✓

Ini adalah Modus Tollens yang memang merupakan tautologi.

Latihan Soal Pernyataan Majemuk Ekuivalen

● Mudah

  1. Buktikan bahwa p ∨ q ≡ q ∨ p dengan tabel kebenaran!
  2. Buktikan bahwa p ∨ p ≡ p (Idempoten)!
  3. Buktikan bahwa p ∧ (p ∨ q) ≡ p (Absorpsi)!
  4. Tentukan apakah p ∧ q ≡ p ∨ q! Jika tidak, tunjukkan baris yang berbeda.
  5. Buktikan bahwa ~(~p) ∧ q ≡ p ∧ q!

● Sedang

  1. Sederhanakan ~(~p ∨ q) menggunakan hukum ekuivalensi!
  2. Buktikan bahwa (p → q) ∧ (p → r) ≡ p → (q ∧ r)!
  3. Sederhanakan (p ∨ q) ∧ (p ∨ ~q)!
  4. Buktikan bahwa ~(p ↔ q) ≡ (p ∧ ~q) ∨ (~p ∧ q)!
  5. Sederhanakan (p → q) ∨ (p → ~q)!

● Sulit

  1. Sederhanakan [(p → q) ∧ (~p → r)] ∧ ~q menggunakan hukum ekuivalensi!
  2. Buktikan bahwa (p → q) ∨ (q → r) adalah tautologi menggunakan penyederhanaan ekuivalensi!
  3. Sederhanakan ~[(p ∧ q) → (p ∨ r)]!
  4. Buktikan bahwa (p ↔ q) ↔ [(p ∧ q) ∨ (~p ∧ ~q)] adalah tautologi!
  5. Sederhanakan [(p → q) ∧ (r → q)] → [(p ∨ r) → q] dan buktikan hasilnya tautologi!

Ringkasan

Jenis Definisi Tabel Kebenaran Simbol
Tautologi Selalu bernilai benar Semua baris = B T atau t
Kontradiksi Selalu bernilai salah Semua baris = S F atau f
Kontingensi Kadang benar, kadang salah Ada B dan ada S –
Ekuivalen Dua pernyataan selalu bernilai sama Kolom hasil identik ≡

Hubungan Penting:

  • P adalah tautologi  ⟺  ~P adalah kontradiksi
  • P ≡ Q  ⟺  P ↔ Q adalah tautologi
  • P adalah tautologi  ⟺  P ≡ T
  • P adalah kontradiksi  ⟺  P ≡ F

Materi Matematika – Epres.web.id & Ngelumath.com

By admin

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

You cannot copy content of this page