Bài 1. MỆNH ĐỀ

1. Mệnh đề

Mệnh đề là một khẳng định đúng hoặc sai.

Một khẳng định đúng, gọi là mệnh đề đúng.

Một khẳng định sai, gọi là mệnh đề sai.

Một mệnh đề không thể vừa đúng vừa sai.

Chú ý:

+ Câu nghi vấn, câu cảm thán, câu đề nghị không phải là một mệnh đề.

+ Người ta thường sử dụng các chữ cái in hoa \(P\), \(Q\), \(R\), \ldots để kí hiệu mệnh đề.

Ví dụ 1. Trong đoạn hội thoại sau, câu nào là mệnh đề, câu nào không phải là mệnh đề?


- Con thấy có vui không?

- Dạ có ạ, con thấy rất là vui.

  Ôi, cảnh vật đẹp làm sao!

  Năm sau mình đi cắm trại nữa mẹ nhé.

- Ừ, năm sau cả gia đình mình sẽ đi tiếp.

  Con vào trại lấy bịch bánh, con và mẹ cùng ăn.

- Dạ vâng ạ.

+ Câu "Con thấy có vui không?": đây là câu hỏi, không phải mệnh đề.

+ Câu "Dạ có ạ, con thấy rất là vui": đây là một mệnh đề. Cô bé khẳng định mình rất là vui.

+ Câu "Ôi, cảnh vật đẹp làm sao!": đây là câu cảm thán, không phải là mệnh đề (do không có tính hoặc đúng, hoặc sai vì cũng là cảnh vật đó nhưng đối với người này thì đẹp, đối với người khác thì bình thường).

+ Câu "Năm sau mình đi cắm trại nữa mẹ nhé": đây là lời đề nghị, không phải mệnh đề.

+ Câu "Ừ, năm sau cả gia đình mình sẽ đi tiếp": là một khẳng định chưa thể chắc chắn là đúng hay sai. Tuy nhiên nó chắc chắn chỉ có thể hoặc đúng, hoặc sai. Do đó đây là một mệnh đề.

+ Câu "Con vào trại lấy bịch bánh, con và mẹ cùng ăn": đây là lời đề nghị, không phải mệnh đề.

Ví dụ 2. Trong các câu sau, câu nào là mệnh đề?

a. \(\pi\) là số vô tỉ.

b. \(1+2>3\).

c. \(0{,}00001\) là số rất bé.

a. Câu "\(\pi\) là số vô tỉ": là mệnh đề (mệnh đề đúng).

b. Câu "\(1+2>3\)": là mệnh đề (mệnh đề sai).

c. Câu "\(0{,}00001\) là số rất bé": không có tính chất hoặc đúng hoặc sai (do không đưa ra tiêu chí số như thế nào là rất bé). Do đó nó không phải là mệnh đề.

2. Mệnh đề chứa biến

Xét câu: "\(n\) là số chia hết cho 3".

+ Nếu \(n=6\) thì câu trên trở thành "6 là số chia hết cho 3". Đây là mệnh đề đúng.

+ Nếu \(n=5\) thì câu trên trở thành "5 chia hết cho 3". Đây là mệnh đề sai.

Như vậy, câu trên là một khẳng định, có tính chất hoặc đúng hoặc sai phụ thuộc vào biến \(n\). Nó không phải là một mệnh đề.

Khi thay \(n\) bởi một giá trị cụ thể thì tính chất hoặc đúng hoặc sai được xác định. Người ta gọi câu như trên là một mệnh đề chứa biến.

Kí hiệu mệnh đề chứa biến đã cho là \(P(n)\). Ta viết \(P(n)\colon\) \(``n\) là số chia hết cho \(3"\).

Những khẳng định mà tính đúng, sai của chúng phụ thuộc vào giá trị của biến gọi là mệnh đề chứa biến.

Ví dụ. Với mỗi mệnh đề chứa biến dưới đây, hãy tìm hai giá trị của các biến để được một mệnh đề đúng, một mệnh đề sai.

a. \(P(n)\colon 3n+1\) là số chia hết cho 5.

b. \(P(n)\colon 3n-6=0\).

c. \(P(x,y)\colon x-2y-3< 0\).

a. Ta có \(P(1)\colon \) \(``\)4 là số chia hết cho 5\("\). Đây là mệnh đề sai.
Ta có \(P(3)\colon \) \(``\)10 là số chia hết cho 5\("\). Đây là mệnh đề đúng.

b. Ta có \(P(1)\colon \) \(``3\cdot 1-6=0"\). Đây là mệnh đề sai.
Ta có \(P(2)\colon \) \(``3\cdot 2-6=0"\). Đây là mệnh đề đúng.

c. Ta có \(P(0,0)\colon \) \(``0-2\cdot0-3 < 0"\). Đây là mệnh đề đúng.
Ta có \(P(4,0)\colon \) \(``4-2\cdot0-3< 0"\). Đây là mệnh đề sai.

3. Mệnh đề phủ định

Ta hãy xét tính đúng sai của từng cặp mệnh đề \(P\) và \(\overline{P}\) dưới đây.

STT \(P\) \(\overline{P}\)
1 \(``\)Dơi không phải là một loài chim\("\) \(``\)Dơi là một loài chim\("\)
2 \(``\)\(\pi\) là số hữu tỉ\("\) \(``\)\(\pi\) không phải là số hữu tỉ\("\)
3 \(``\)\(\sqrt{2}+\sqrt{3}>\sqrt{5}\)\("\) \(``\)\(\sqrt{2}+\sqrt{3}\leq\sqrt{5}\)\("\)
4 \(``\)\(\sqrt{2}\cdot\sqrt{8}=6\)\("\) \(``\)\(\sqrt{2}\cdot\sqrt{8}\neq 6\)\("\)

Với cặp số 1: \(P\) là mệnh đề đúng, \(\overline{P}\) là mệnh đề sai.

Với cặp số 2: \(P\) là mệnh đề sai, \(\overline{P}\) là mệnh đề đúng.

Với cặp số 3: \(P\) là mệnh đề đúng, \(\overline{P}\) là mệnh đề sai.

Với cặp số 4: \(P\) là mệnh đề sai, \(\overline{P}\) là mệnh đề đúng.

Với từng cặp mệnh đề \(P\) và \(\overline{P}\), ta thấy tính chất đúng sai của chúng trái ngược nhau. Ta nói mệnh đề \(\overline{P}\) là mệnh đề phủ định của mệnh đề \(P\).

Từ mệnh đề \(P\), để lập mệnh đề \(\overline{P}\), thường ta thêm (hoặc bớt) từ không hoặc không phải vào trước vị ngữ của mệnh đề đó.

Cho mệnh đề \(P\). Phủ định của mệnh đề \(P\), kí hiệu là \(\overline{P}\).

Nếu \(P\) là mệnh đề đúng thì \(\overline{P}\) là mệnh đề sai và ngược lại.

Ví dụ. Hãy tìm mệnh đề phủ định của các mệnh đề sau

a. \(P\): Thủ đô của nước Anh là Paris.

b. \(R\): \(2+\sqrt{2}>3\)

c. \(Q\): Phương trình \(x^2+1=0\) vô nghiệm.

Phủ định của các mệnh đề như sau

a. \(\overline{P}\): Thủ đô của nước Anh không phải là Paris.

b. \(\overline{R}\): \(2+\sqrt{2}\leq3\)

c. \(\overline{Q}\): Phương trình \(x^2+1=0\) không vô nghiệm (nghĩa là có nghiệm).

4. Mệnh đề kéo theo

Xét mệnh đề sau: \(``\)Nếu \(ABC\) là tam giác đều thì nó là tam giác cân\("\).

Ta thấy mệnh đề trên có dạng \(``\)Nếu \(P\) thì \(Q\)\("\). Trong đó \(P\): \(``ABC\) là tam giác đều\("\) và \(Q\): \(``ABC\) là tam giác cân\("\).

Hoặc mệnh đề: \(``\)Nếu \(2a>4\) thì \(a>2"\).

Mệnh đề trên cũng có dạng \(``\)Nếu \(P\) thì \(Q\)\("\). Trong đó \(P\): \(``2a>4\)\("\) và \(Q\): \(``a>2\)\("\)

Mệnh đề có dạng \(``\)Nếu P thì Q\("\) được gọi là mệnh đề kéo theo.

+ Cho hai mệnh đề \(P\) và \(Q\). Mệnh đề \(``\)Nếu \(P\) thì \(Q\)\("\) được gọi là mệnh đề kéo theo. Kí hiệu \(P\Rightarrow Q\).

+ Mệnh đề \(P\Rightarrow Q\) chỉ sai khi \(P\) đúng, \(Q\) sai.

Chú ý.

+ Để xét tính đúng sai của mệnh đề \(``\)\(P\Rightarrow Q"\), ta chỉ cần xét trường hợp \(P\) đúng. Khi đó, nếu \(P\) đúng thì mệnh đề đúng, nếu \(Q\) sai thì mệnh đề sai.

+ Trong trường hợp mệnh đề \(``\)\(P\Rightarrow Q"\) là định lí, ta nói:

- \(P\) là giả thiết, \(Q\) là kết luận.

- \(P\) là điều kiện đủ để có \(Q\).

- \(Q\) là điều kiện cần để có \(P\).

Ví dụ 1. Xét tính đúng sai của các mệnh đề sau:

a. Nếu tam giác \(ABC\) vuông tại \(A\) thì \(AB^2+AC^2=BC^2\).

b. Nếu \(ABC\) là tam giác cân thì nó có ba góc bằng nhau.

a. Do tam giác \(ABC\) vuông tại \(A\) nên \(AB\), \(AC\) là hai cạnh góc vuông, \(BC\) là cạnh huyền. Theo định lí Pitago, ta có

\(AB^2+AC^2=BC^2\).

Vậy mệnh đề đã cho là mệnh đề đúng.

b. Tam giác \(ABC\) cân thì chưa chắc có 3 góc bằng nhau, chẳng hạn \(\widehat{A}=\widehat{B}=30^\circ\), \(\widehat{C}=120^\circ\).

Vậy mệnh đề đã cho là mệnh đề sai.

Ví dụ 2. Sử dụng các thuật ngữ \(``\)điều kiện cần\("\), \(``\)điều kiện đủ\("\) để phát biểu lại định lí sau:

Nếu tứ giác \(ABCD\) là hình chữ nhật thì nó có hai đường chéo bằng nhau.

Ta có thể phát biểu lại định lí đã cho như sau:

+ Tứ giác \(ABCD\) có hai đường chéo bằng nhau là điều kiện cần để nó là hình chữ nhật.

+ Tứ giác \(ABCD\) là hình chữ nhật là điều kiện đủ để nó có hai đường chéo bằng nhau.

5. Mệnh đề đảo. Hai mệnh đề tương đương

+ Xét mệnh đề kéo theo \(P\Rightarrow Q\) như sau: Nếu tam giác \(ABC\) đều thì nó có hai góc bằng \(60^\circ\).

Dễ dàng xác định được mệnh đề \(P\): \(``\) tam giác \(ABC\) đều\("\) và mệnh đề \(Q\): \(``\) tam giác \(ABC\) có hai góc bằng \(60^\circ\)\("\).

+ Xét mệnh đề \(Q\Rightarrow P\), có nội dung: \(``\) Nếu tam giác \(ABC\) có hai góc bằng \(60^\circ\) thì nó là tam giác đều \("\).

+ Mệnh đề \(Q\Rightarrow P\) được gọi là mệnh đề đảo của mệnh đề \(P\Rightarrow Q\).
Chú ý: Mệnh đề đảo của một mệnh đề đúng không nhất thiết phải đúng.

+ Nếu cả hai mệnh đề \(P\Rightarrow Q\) và \(Q\Rightarrow P\) đều đúng thì ta nói hai mệnh đề \(P\) và \(Q\) tương đương, kí hiệu \(P\Leftrightarrow Q\).

+ Nếu \(P\Leftrightarrow Q\), ta nói \(P\) là điều kiện cần và đủ để có \(Q\).

Chú ý.

+ Nếu hai mệnh đề \(P\) và \(Q\) tương đương thì \(P\) và \(Q\) cùng đúng hoặc cùng sai.

Ví dụ 1. Cho mệnh đề: \(``\) Nếu \(a=2\) thì \(a^2=4\) \("\).

a. Hãy lập mệnh đề đảo của mệnh đề trên.

b. Xác định tính đúng sai của mệnh đề đã cho và mệnh đề đảo của nó.

a. Mệnh đề đã cho có \(P\): \(a=2\) và \(Q\): \(a^2-4\).

Suy ra mệnh đề đảo là: \(``\) Nếu \(a^2=4\) thì \(a=2\) \("\).

b. Ta có \(a=2\Rightarrow a^2=2^2=4\) nên mệnh đề \(``\) nếu \(a=2\) thì \(a^2=4\) \("\) là mệnh đề đúng.

Ta có \(a^2=4\Rightarrow a=\pm 2\). Do đó mệnh đề \(``\) nếu \(a^2=4\) thì \(a=2\) \("\) là mệnh đề sai.

Ví dụ 2. Cho mệnh đề: \(``\) Nếu tứ giác \(ABCD\) là hình thoi thì nó có \(4\) cạnh bằng nhau \("\).

a. Mệnh đề trên có dạng \(P\Rightarrow Q\). Hãy xác định \(P\) và \(Q\).

b. Hãy lập mệnh đề đảo của mệnh đề đã cho.

c. Hai mệnh đề \(P\) và \(Q\) có tương đương không?

a. Ta có \(P\): \(``\) Tứ giác \(ABCD\) là hình thoi \("\), \(Q\): Tứ giác \(ABCD\) có 4 cạnh bằng nhau \("\).

b. Mệnh đề đảo của mệnh đề đã cho là \(``\) Nếu tứ giác \(ABCD\) có 4 cạnh bằng nhau thì nó là hình thoi \("\).

c. Do hình thoi có 4 cạnh bằng nhau nên mệnh đề \(``\) Nếu tứ giác \(ABCD\) là hình thoi thì nó có \(4\) cạnh bằng nhau \("\) là mệnh đề đúng.

Do tứ giác có 4 cạnh bằng nhau là hình thoi nên mệnh đề \(``\) Nếu \(ABCD\) có 4 cạnh bằng nhau thì nó là hình thoi \("\) cũng là mệnh đề đúng.

Vậy hai mệnh đề \(P\) và \(Q\) tương đương nhau.

6. Mệnh đề chứa kí hiệu \(\forall\), \(\exists\)

Xét các mệnh đề sau:

\(P\): Với mọi số thực \(x\), \(x^2\) là số dương; \(Q\): Tồn tại số thực \(x\) sao cho \(x^2=0\).

Hai mệnh đề trên chứa các cụm từ với mọi (kí hiệu là \(\forall\)) và tồn tại (kí hiệu là \(\exists\)).

Chúng ta có thể dùng kí hiệu \(\forall\), \(\exists\) để viết lại các mệnh đề trên như sau

\(P\): \(\forall x\in \mathbb{R},\ x^2>0\); \(Q\colon \exists x\in \mathbb{R},\ x^2=0\)

Ta nói mệnh đề \(P\) chứa kí hiệu \(\forall\), mệnh đề \(Q\) chứa kí hiệu \(\exists\).

Tổng quát, có thể phát biểu hai loại mệnh đề này thành

\(``\) \(\forall x\in M,\ P(x)\) \("\) và \(``\) \(\exists x\in M,\ P(x)\) \("\).

+ Mệnh đề \(``\) \(\forall x\in M:\ P(x)\) \("\) đúng nếu với mọi \(x_0\in M\) thì \(P(x_0)\) là mệnh đề đúng.

+ Mệnh đề \(``\) \(\exists x\in M:\ P(x)\) \("\) đúng nếu tồn tại \(x_0\in M\) thì \(P(x_0)\) là mệnh đề đúng.

Ví dụ. Xét tính đúng sai và viết mệnh đề phủ định của các mệnh đề sau

a. \(\forall x\in\mathbb{R},\ x^2+2x+2>0\).

b. \(\exists x\in\mathbb{R},\ x^2+3x+4=0\).

a. \(\forall x\in \mathbb{R}\), ta có \(x^2+2x+2\) \(=(x^2+2x+1)+1 > 0\) nên mệnh đề đã cho đúng.

Mệnh đề phủ định của mệnh đề này là \(\exists x\in \mathbb{R},\ x^2+2x+2\leq 0\).

b. Phương trình \(x^2+3x+4=0\) có biệt thức \(\Delta=3^2-4\cdot1\cdot4=-7<0\) nên phương trình vô nghiệm.

Do đó mệnh đề đã cho là mệnh đề sai.

Phủ định của mệnh đề này là \(\forall x\in \mathbb{R},\ x^2+3x+4\neq 0\).

BÀI TẬP

Bài tập 1. Trong các khẳng định sau, khẳng định nào là mệnh đề, khẳng định nào là mệnh đề chứa biến?

a. \(3+2>5\);

b. \(1-2x=0\);

c. \(x-y=2\);

d. \(1-\sqrt 2<0\).

a. \(3+2>5\) là mệnh đề.

b. \(1-2x=0\) là mệnh đề chứa biến.

c. \(x-y=2\) là mệnh đề chứa biến.

d. \(1-\sqrt 2<0\) là mệnh đề.

Bài tập 2. Xét tính đúng sai của các mệnh đề sau và phát biểu mệnh đề phủ định của chúng.

a. \(2019\) chia hết cho \(3\);

b. \(\pi<3{,}15\);

c. Nước ta hiện nay có \(5\) thành phố trực thuộc Trung ương;

d. Tam giác có hai góc bằng \(45^{\circ}\) là tam giác vuông cân.

a. \(2019\) chia hết cho \(3\) là mệnh đề đúng.

Mệnh đề phủ định là: \(2019\) không chia hết cho \(3\).

b. \(\pi<3{,}15\) là mệnh đề đúng.

Mệnh đề phủ định là: \(\pi \ge\).

c. Nước ta hiện nay có \(5\) thành phố trực thuộc Trung ương là mệnh đề đúng.

Mệnh đề phủ định là: Nước ta hiện nay không có 5 thành phố trực thuộc trung ương.

d. Tam giác có hai góc bằng \(45^{\circ}\) là tam giác vuông cân là mệnh đề đúng.

Mệnh đề phủ định là: Tam giác có hai góc bằng \(45^{\circ}\) không là tam giác vuông cân là mệnh đề đúng.

Bài tập 3. Xét hai mệnh đề:

\(P\): Tứ giác \(A B C D\) là hình bình hành;

\(Q\): Tứ giác \(A B C D\) có hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm của mỗi đường.

a. Phát biểu mệnh đề \(P \Rightarrow Q\) và xét tính đúng sai của nó.

b. Phát biểu mệnh đề đảo của mệnh đề \(P \Rightarrow Q\).

a. Nếu tứ giác \(ABCD\) là hình bình hành thì tứ giác \(ABCD\) có hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm mỗi đường.

Mệnh đề đúng.

b. Mệnh đề đảo: Nếu tứ giác \(ABCD\) có hai đường chéo cắt nhau tại trung điểm của mỗi đường thì tứ giác \(ABCD\) là hình bình hành.

Bài tập 4. Cho các mệnh đề sau:

\(P\): Giá trị tuyệt đối của mọi số thực đều lớn hơn hoặc bằng chính nó;

\(Q\): Có số tự nhiên sao cho bình phương của nó bằng \(10\);

\(R\): Có số thực \(x\) sao cho \(x^2+2x-1=0\).

a. Xét tính đúng sai của mỗi mệnh đề trên.

b. Sử dụng kí hiệu \(\forall\), \(\exists\) để viết lại các mệnh đề đã cho.

a. \(P\): Đúng, \(Q\): Sai, \(R\): Đúng.

b. Sử dụng kí hiệu \(\forall\), \(\exists\) ta viết lại các mệnh đề đã cho như sau

\(P:\forall x\in\mathbb{R},|x|\geq x \);

\(Q:\exists x\in\mathbb{N}, x^2=10\);

\(R:\exists x\in\mathbb{R}, x^2+2x-1=0\).

Bài tập 5. Xét tính đúng sai và viết mệnh đề phủ định của các mệnh đề sau đây:

a. \(\exists x\in\mathbb{N}, x+3=0\);

b. \(\forall x\in\mathbb{R}, x^2+1\geq 2x\);

c. \(\forall a\in\mathbb{R},\sqrt{a^2}=a\).

a. \(\exists x\in\mathbb{N}, x+3=0\) là mệnh đề sai. Mệnh đề phủ định là \(\forall x\in\mathbb{N}, x+3\neq 0\).

b. \(\forall x\in\mathbb{R}, x^2+1\geq 2x\) là mệnh đề đúng. Mệnh đề phủ định là \(\exists x\in\mathbb{R}, x^2+1<2x \).

c. \(\forall a\in\mathbb{R},\sqrt{a^2}=a\) là mệnh đề sai. Mệnh đề phủ định là \(\exists a\in\mathbb{R},\sqrt{a^2}\neq a\).

Bài tập 6. Cho các định lí:

\(P\): Nếu hai tam giác bằng nhau thì diện tích của chúng bằng nhau;

\(Q\): Nếu \(a< b\) thì \(a+c< b+c\) ~\((a, b, c \in \mathbb{R})\).

a. Chỉ ra giả thiết và kết luận của mỗi định lí.

b. Phát biểu lại mỗi định lí đã cho, sử dụng thuật ngữ điều kiện cần hoặc điều kiện đủ.

c. Mệnh đề đảo của mỗi định lí đó có là định lí không?

a. Mệnh đề \(P\).

Giả thiết: hai tam giác bằng nhau.

Kết luận: diện tích của chúng bằng nhau.

Mệnh đề \(Q\). Giả thiết: \(a< b\). Kết luận \(a+c< b+c\) \((a,\ b,\ c\in\mathbb{R})\).

b. Phát biểu định lí:

+ \(P\): Hai tam giác bằng nhau là điều kiện đủ để diện tích của chúng bằng nhau hoặc Diện tích của hai tam giác bằng nhau là điều kiện cần để hai tam giác bằng nhau.

+ \(Q\): \(a< b\) là điều kiện đủ để \(a+c< b+c\ (a,\ b,\ c\in\mathbb{R})\) hoặc \(a+c< b+c\ (a,b,c\in\mathbb{R})\) là điều kiện cần để \(a< b\).

c. Mệnh đề đảo của mỗi định lí là mệnh đề sai nên không là định lí.

Bài tập 7. Sử dụng thuật ngữ điều kiện cần và đủ, phát biểu lại các định lí sau:

a. Một phương trình bậc hai có hai nghiệm phân biệt khi và chỉ khi biệt thức của nó dương;

b. Một hình bình hành là hình thoi thì nó có hai đường chéo vuông góc với nhau và ngược lại.

a. Biệt thức của phương trình bậc hai dương là điều kiện cần và đủ để phương trình có hai nghiệm phân biệt.

b. Hình bình hành có hai đường chéo vuông góc với nhau là điều kiện cần và đủ để hình bình hành là hình thoi.