ตรรกศาสตร์ ม.4 ตารางค่าความจริง คืออะไร? สร้างอย่างไร? พร้อมโจทย์และเฉลยละเอียด

image1 - สถาบันกวดวิชา OnDemand

Key Takeaways  

  • ประพจน์และค่าความจริง: ประพจน์คือประโยคบอกเล่าหรือประโยคปฏิเสธที่มี ค่าความจริงของประพจน์ เป็นจริง (True : T) หรือเท็จ (False : F) เพียงอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น
  • ตารางค่าความจริง คืออะไร: ตารางที่จัดเรียงค่าความจริงที่เป็นไปได้ทั้งหมดของประพจน์เชิงประกอบจากทุกกรณีของประพจน์ย่อย เพื่อวิเคราะห์ผลลัพธ์ทางตรรกศาสตร์อย่างเป็นระบบ
  • สูตรคำนวณจำนวนแถว: หากประพจน์เชิงประกอบมีประพจน์ย่อยจำนวน n ตัว จำนวนกรณีหรือจำนวนแถวในตารางทั้งหมดจะเท่ากับ 2^n แถว
  • หลักการจำ ตัวเชื่อมตรรกศาสตร์ 4 ตัวหลัก:
    • “และ” (\land) เป็นจริงกรณีเดียวคือ T และ T
    • “หรือ” (\lor) เป็นเท็จกรณีเดียวคือ F หรือ F
    • “ถ้า…แล้ว” (\rightarrow) เป็นเท็จกรณีเดียวคือ T ไป F
    • “ก็ต่อเมื่อ” (\leftrightarrow) ค่าความจริงเหมือนกันเป็นจริง ต่างกันเป็นเท็จ

Table of Contents

ทุกๆ วันเราต่างใช้เหตุผลในการตัดสินใจเรื่องต่างๆ อยู่เสมอ แต่เคยลองตั้งคำถามไหมว่า “เหตุผล” แบบไหนกันแน่ที่เรียกว่าสมเหตุสมผลอย่างแท้จริง? ในหลักสูตรคณิตศาสตร์ ม.ปลาย มีบทเรียนพื้นฐานที่สำคัญอย่าง “ตรรกศาสตร์” ซึ่งเป็นเครื่องมือช่วยฝึกกระบวนการคิดวิเคราะห์อย่างเป็นระบบ ทำให้เราสามารถอ้างเหตุผลได้อย่างมีหลักการ และสรุปผลได้อย่างถูกต้องน่าเชื่อถือ

ยิ่งไปกว่านั้น ตรรกศาสตร์ยังมีเทคนิคสำคัญอย่าง “การสร้างตารางค่าความจริง” (Truth Table) ซึ่งเป็นเครื่องมือในการแจกแจงและตรวจสอบค่าความจริง (จริง หรือ เท็จ) ของประพจน์และตัวเชื่อมต่างๆ ในทุกกรณีที่เป็นไปได้ ช่วยให้เราเห็นภาพรวมและพิสูจน์ความสมเหตุสมผลได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น

ในบทความนี้ เราจะพาทุกคนไปทำความเข้าใจเนื้อหาตรรกศาสตร์ ม.4 พร้อมเรียนรู้วิธีการสร้างตารางค่าความจริงแบบเข้าใจง่าย สามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้จริงทั้งการเรียน การสอบ และการพัฒนาทักษะการคิดในชีวิตประจำวัน

สมัครเรียนคอร์สคณิตศาสตร์ ม.ปลาย : ตรรกศาสตร์เบื้องต้นและการให้เหตุผลกับ OnDemand  

ตรรกศาสตร์ ม.4 ตารางค่าความจริง คืออะไร? ทำความเข้าใจพื้นฐาน

ในวิชาคณิตศาสตร์ระดับมัธยมศึกษาปีที่ 4 เรื่องตรรกศาสตร์ถือเป็นหัวใจสำคัญในการฝึกกระบวนการคิดวิเคราะห์และการพิสูจน์อย่างมีเหตุผล โดยคำว่า ประพจน์ (Proposition) หมายถึง ประโยคบอกเล่าหรือประโยคปฏิเสธที่มี ค่าความจริงของประพจน์ เป็นจริง (True เขียนแทนด้วย T) หรือเป็นเท็จ (False เขียนแทนด้วย F) เพียงอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น

เมื่อเรานำประพจน์ย่อยตั้งแต่ 2 ประพจน์ขึ้นไปมารวมกันด้วยตัวเชื่อมทางตรรกศาสตร์ เราจะได้ประพจน์รูปแบบใหม่ที่เรียกว่า “ประพจน์เชิงประกอบ” (Compound Proposition) ซึ่งการจะหาค่าความจริงของประพจน์เชิงประกอบในทุกๆ กรณีที่เป็นไปได้ทั้งหมดนั้น เครื่องมือมาตรฐานที่ถูกต้องและชัดเจนที่สุดก็คือ ตารางค่าความจริง (Truth Table)

ตรรกศาสตร์ ม.4 ตารางค่าความจริง คือ ตารางที่เขียนแสดงกรณีที่เป็นไปได้ทั้งหมดของค่าความจริงจากประพจน์ย่อย แล้วทำการคำนวณหาผลลัพธ์ของประพจน์เชิงประกอบตามลำดับตัวเชื่อมตรรกศาสตร์ เพื่อช่วยให้นักเรียนสามารถวิเคราะห์สัจนิรันดร์ (Tautology) หรือตรวจสอบความสมมูลกัน (Equivalence) ของประพจน์ได้อย่างแม่นยำ

ตัวเชื่อมตรรกศาสตร์ 5 ตัวหลัก และสรุปตารางค่าความจริงมาตรฐาน

การวิเคราะห์ค่าความจริงในตรรกศาสตร์จะขึ้นอยู่กับ ตัวเชื่อมตรรกศาสตร์ 5 สัญลักษณ์พื้นฐาน ซึ่งนักเรียนสายวิทยาศาสตร์และศิลป์คำนวณ ม.4 ต้องจดจำรูปแบบให้ได้แม่นยำ ดังนี้:

  • 1. ตัวเชื่อม “และ” (Conjunction : \land): ประพจน์ p \land q จะมีค่าความจริงเป็นจริง (T) เพียงกรณีเดียวคือ เมื่อทั้ง p และ q เป็นจริงทั้งคู่
  • 2. ตัวเชื่อม “หรือ” (Disjunction : \lor): ประพจน์ p \lor q จะมีค่าความจริงเป็นเท็จ (F) เพียงกรณีเดียวคือ เมื่อทั้ง p และ q เป็นเท็จทั้งคู่
  • 3. ตัวเชื่อม “ถ้า…แล้ว…” (Implication : \rightarrow): ประพจน์ p \rightarrow q จะมีค่าความจริงเป็นเท็จ (F) เพียงกรณีเดียวคือ เมื่อเหตุ p เป็นจริง (T) แต่ผล q เป็นเท็จ (F)
  • 4. ตัวเชื่อม “ก็ต่อเมื่อ” (Biconditional : \leftrightarrow): ประพจน์ p \leftrightarrow q จะมีค่าความจริงเป็นจริง (T) เมื่อค่าความจริงของทั้งสองประพจน์เหมือนกัน (จริงทั้งคู่ หรือ เท็จทั้งคู่)
  • 5. นิเสธ (Negation : \sim หรือ \neg): ประพจน์ \sim p จะมีค่าความจริงตรงข้ามกับประพจน์ p เสมอ

ตารางสรุปค่าความจริงพื้นฐานของตัวเชื่อมตรรกศาสตร์

p q p \land q p \lor q p \rightarrow q p \leftrightarrow q \sim p

T

T

T

T

T

T

F

T

F

F

T

F

F

F

F

T

F

T

T

F

T

F

F

F

F

T

T

T

ขั้นตอนการสร้างตารางค่าความจริงอย่างมืออาชีพ (สูตร 2^n)

เมื่อต้องทำข้อสอบหรือวิเคราะห์ประพจน์ที่มีหลายวงเล็บ การฝึก สร้างตารางค่าความจริง อย่างเป็นระบบจะช่วยลดความผิดพลาดได้ โดยให้ปฏิบัติตาม 4 ขั้นตอนดังนี้:

  1. ขั้นตอนที่ 1: คำนวณจำนวนกรณี (จำนวนแถว)
    นับจำนวนประพจน์ย่อยที่ไม่ซ้ำกัน (เช่น p, q, r) แล้วใช้สูตรจำนวนกรณีเท่ากับ 2^n
  • กรณีมี 1 ประพจน์ย่อย (p) : มี 2^1 = 2 กรณี (T, F)
  • กรณีมี 2 ประพจน์ย่อย (p, q) : มี 2^2 = 4 กรณี
  • กรณีมี 3 ประพจน์ย่อย (p, q, r) : มี 2^3 = 8 กรณี
  1. ขั้นตอนที่ 2: ตั้งคอลัมน์ประพจน์ย่อยและเติมค่าความจริงตั้งต้น
    แบ่งครึ่งค่าความจริง T และ F ในประพจน์แรก แล้วลดทอนลงครึ่งหนึ่งในประพจน์ถัดไปเรื่อยๆ เพื่อให้ได้ทุกกรณีที่ไม่ซ้ำกัน
  2. ขั้นตอนที่ 3: หาค่าความจริงของนิเสธและวงเล็บย่อย
    สร้างคอลัมน์สำหรับนิเสธ เช่น \sim p หรือ \sim q และคำนวณวงเล็บย่อยด้านในสุดก่อน
  3. ขั้นตอนที่ 4: เชื่อมประพจน์หาคำตอบในคอลัมน์สุดท้าย
    นำผลลัพธ์จากวงเล็บย่อยมาคำนวณร่วมกับตัวเชื่อมหลักภายนอก จะได้ช่องสุดท้ายซึ่งเป็นค่าความจริงสมบูรณ์ของประพจน์นั้นๆ

โจทย์ตารางค่าความจริง พร้อมเฉลยละเอียดและวิเคราะห์ทีละขั้นตอน

ลองมาดูตัวอย่าง โจทย์ตารางค่าความจริง ที่มักออกในข้อสอบโรงเรียนและข้อสอบเข้ามหาวิทยาลัย พร้อมวิธีทำอย่างเป็นขั้นตอนครับ

โจทย์ข้อที่ 1: จงสร้างตารางค่าความจริงของประพจน์ (p \land q) \rightarrow \sim p

วิเคราะห์โจทย์: ประพจน์นี้ประกอบด้วยประพจน์ย่อย 2 ตัว คือ p และ q ดังนั้นจะมีจำนวนแถวทั้งหมด 2^2 = 4 แถว

เฉลยและวิธีทำ:

กรณีที่

p q p \land q \sim p (p \land q) \rightarrow \sim p

1

T

T

T

F

F

2

T

F

F

F

T

3

F

T

F

T

T

4

F

F

F

T

T

สรุปผลคำตอบ: ประพจน์ (p \land q) \rightarrow \sim p มีค่าความจริงเป็นเท็จ (F) ในกรณีที่ 1 (p และ q เป็นจริงทั้งคู่) ส่วนกรณีที่เหลืออีก 3 กรณีจะมีค่าความจริงเป็นจริง (T)

โจทย์ข้อที่ 2: จงพิสูจน์ว่าประพจน์ (p \rightarrow q) \leftrightarrow (\sim p \lor q) เป็นสัจนิรันดร์หรือไม่

วิเคราะห์โจทย์: สัจนิรันดร์คือประพจน์ที่มีค่าความจริงเป็นจริง (T) ทุกกรณี ข้อนี้มี 2 ประพจน์ย่อย จึงสร้างตาราง 4 แถวเพื่อเปรียบเทียบค่าความจริงของฝั่งซ้ายและฝั่งขวา

เฉลยและวิธีทำ:

กรณีที่

p q \sim p

p \rightarrow q (ส่วน A)

\sim p \lor q (ส่วน B)

A \leftrightarrow B

1

T

T

F

T

T

T

2

T

F

F

F

F

T

3

F

T

T

T

T

T

4

F

F

T

T

T

T

สรุปผลคำตอบ: จากช่องสุดท้ายของการคำนวณ พบว่าค่าความจริงของประพจน์เป็นจริง (T) ทั้งหมดทั้ง 4 กรณี ดังนั้น ประพจน์ (p \rightarrow q) \leftrightarrow (\sim p \lor q) จึงเป็น สัจนิรันดร์ (Tautology) และแสดงว่าประพจน์ p \rightarrow q สมมูลกับ \sim p \lor q

เรียนตรรกศาสตร์ ม.4 กับ OnDemand

เป็นยังไงกันบ้างครับกับเนื้อหาตรรกศาสตร์ ม.4 ที่พี่ ๆ นำมาฝากน้อง ๆ ในวันนี้ หลายคนอาจจะยังไม่เข้าใจในครั้งแรกที่อ่าน แต่น้อง ๆ ไม่ต้องกังวล เพราะเราไม่จำเป็นต้องเข้าใจเนื้อหาทั้งหมดนี้ภายในวันเดียวหรือการอ่านเพียงรอบเดียวก็ได้ครับ เราสามารถค่อย ๆ ทบทวนเนื้อหาไปพร้อมกับการฝึกทำโจทย์เพื่อให้เก่งขึ้นได้ โดยทาง OnDemand ก็มีคอร์สคณิตศาสตร์ ม.ปลาย : ตรรกศาสตร์เบื้องต้นและการให้เหตุผลเพื่อเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่ช่วยให้น้อง ๆ ได้เข้าใจเนื้อหามากขึ้นด้วยเทคนิคการสอนที่ช่วยให้ไม่ต้องท่องจำ และพร้อมตะลุยโจทย์ทุกข้อเลยครับ

สอบถามรายละเอียดคอร์สเรียนเพิ่มเติม

อ้างอิง

  • สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. (2563). หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี คณิตศาสตร์ ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 4 เล่ม 1. พิมพ์ครั้งที่ 1. สกสค. ลาดพร้าว.

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับตรรกศาสตร์ ม.4 (FAQs)

Q: หากโจทย์มีประพจน์ย่อย 3 ตัว เช่น p, q, r จะต้องสร้างตารางทั้งหมดกี่แถว?

A: หากมีประพจน์ย่อย 3 ตัว จะใช้สูตร 2^n = 2^3 = 8 แถวในการสร้างตารางค่าความจริงให้ครบถ้วนทุกกรณีครับ

A: ประพจน์สองประพจน์จะสมมูลกันก็ต่อเมื่อ ผลลัพธ์ค่าความจริงในตารางของทั้งสองประพจน์ตรงกันแบบกรณีต่อกรณีทุกแถว

A: แนะนำให้จำ “กรณีพิเศษเพียงกรณีเดียว” ของแต่ละตัวเชื่อม ดังนี้:

  • และ (\land): จำเฉพาะ “จริง และ จริง ได้ จริง” (กรณีอื่นเป็นเท็จทั้งหมด)
  • หรือ (\lor): จำเฉพาะ “เท็จ หรือ เท็จ ได้ เท็จ” (กรณีอื่นเป็นจริงทั้งหมด)
  • ถ้า…แล้ว (\rightarrow): จำเฉพาะ “หน้าจริง หลังเท็จ ได้ เท็จ” (กรณีอื่นเป็นจริงทั้งหมด)
  • ก็ต่อเมื่อ (\leftrightarrow): จำว่า “เหมือนกัน ได้ จริง / ต่างกัน ได้ เท็จ”