Aplikasi mantik dalam matematik
Definisi Mantik
Menurut al-Farabi, mantiq adalah terbitan daripada
perkataan nutq. Mantik merujuk kepada tiga perkara iaitu: fakulti yang
dengannya manusia mengetahui dan mengenali alam ma’qulat, percakapan dalaman
dan percakapan luaran.
Manakala dalam bahasa arab, mantiq adalah percakapan,
pertuturan dan fikiran yang benar. Mantik juga dikenali sebagai ilmu kaedah
berfikir secara bersistem yang bertujuan untuk mengelakkan daripada melakukan
kesalahan yang bersabit dengan fikiran, ilmu ke jalan yang lurus, ilmu mencari
dalil dan ilmu undang-undang berfikir.mantik menjaga akal daripada tergelincir
kepada kesalahan. (Ismail 1997)
Definisi matematik
Menurut Mook Soon Sang dalamPengajian Matematik untuk
Diploma Perguruan, (Sang 1996),
matematik merupakan satu cabang ilmu pengetahuan yang timbul daripada proses
penaakulan terhadap kejadian-kejadian alam sekeliling dan cakerawala. Nor
Atirah Raping pula mendefinisikan dalam modul MTE3102 Kurikulum Pendidikan
Matematik, matematik adalah suatu cara berfikir, kajian tentang pola, kajian
perhubungan, suatu seni, suatu bahasa dan sebagai alat dalam kehidupan
seharian. Menurut Mat Rofa (Ismail 1997), matematik
ditakrifkan juga sebagai ilmu bersistem dengan tersusun daripada
pendalilanpembuktian proposisi mantik dengan menggunakan simbol-simbol khusus.
Sebagai kesimpulan, matematik merupakan suatu cabang ilmu
yang mengajar manusia berfikir secara logik, mengutarakan fikiran, hujah,
alasan dan prinsip dengan menggunakan pembuktian yang mempunyai kesahan sama
ada melalui inferens atau pun secara pengujian dan kajian. Matematik juga
istimewa kerana mempunyai bahasa yang tersendiri yang mampu mengungkapkan
pelbagai konsep yang terkandung di dalam ilmu matematik itu sendiri. Matematik
juga merupakan suatu alat yang berguna dalam kehidupan seharian kerana
keperluannya dalam pelbagai urusan seharian seperti urus niaga, perjalanan,
perancangan, pemakanan, pembelajaran, permainan dan pelbagai lagi aktiviti
sosial manusia. Selain itu, matematik mempunyai nilai estetika yang unik dengan
pelbagai keindahan dapat diterokai melalui pengkajian pola, seni bina, ukiran
dan alat rekreasi.
Peranan matematik
Menurut Mook Soon Sang, (Sang 1996),
matematik ialah suatu cara yang membolehkan manusia mendapat kuantiti atau
nilai seperti banyak, panjang, pendek, jarak, luas, laju dan sebagainya. Matematik
juga suatu ilmu yang berguna kepada saintis fizik dan sosial, ahli falsafah,
ahli logik dan artis. Selain sebagai penyelesai masalah seharian, matematik
membolehkan manusia mengkaji tentang pola, perhubungan, masalah sosial, mereka
bentuk sesuatu yang menarik, seimbang dan menakjubkan. Matematik membantu para
sainstis mencari kebenaran berkaitan fenomena fizikal alam sekeliling.
Selain itu, matematik adalah suatu cara berfikir yang
sistematik dan pembelajarannya akan melatih manusia bertaakul secara logik dan
rasional. Oleh itu, matematik adalah alat yang paling penting untuk mendorong
perkembangan tamadun dalam bidang sains dan teknologi, sosial dan ekonomi serta
meningkatkan tahap kecerdikan manusia.
Menurut Mat Rofa, mantik ialah unsur matematik yang
penting. Tabii mantik ialah penghujahan menggunakan akal anugerah Illahi. Ilmu
ini digunakan oleh manusia silam untuk tujuan berfikir secara bersistem dan
mengelak daripada membuat kesilapan natijah. Mantik digunakan dalam penghujahan
alam tinggi (metafizik) berdasarkan kewujudan alam rendah (alam pencerapan
pancaindera). (Ismail 2004).
Matematik tabii
Dari segi istilah, Abdul latif Samian, (Latif 1997)
menakrifkan matematik sebagai satu bidang ilmu yang bersifat kejituan yang
pasti yang diperolehi melalui kaedah deduksi. Oleh itu, kita dapat simpulkan
bahawa matematik ini adalah ilmu yang pasti kerana perbahasaan mengenainya juga
bersifat pasti. Seperti contoh, kita telah maklum bahawa satu tambah satu
adalah dua (1 + 1 = 2). Semua orang menerima penyataan ini tanpa bangkangan.
Abdul Latif Samian (Latif 1997)
juga mendefinisikan matematik sebagai ilmu yang berteraskan mantik (logik),
kajian ke atas nombor, saiz dan rupa bentuk dan hubungan antaranya. Beliau juga
menyatakan perihal bukti, perihal ciri-ciri yang am dan abstrak tentang
struktur alam dan fenomena dan ilmu yang boleh dibina melalui teori set. Oleh
itu kita dapat simpulkan bahawa logik merupakan asas dalam mencari kepastian
dan kejituan.
Sifat Penaakulan logik
Logik tabii ialah satu pengajian tentang prinsip-prinsip
kesahihan tentang sesuatu sama ada secara inferens atau demonstrasi
(pengujian). Logik tabii ini terbahagi kepada dua, iaitu:
1.
Induktif matematik
-
Induktif ialah proses penyelesaian dari hal-hal yang
khusus kepada umum
-
Induktif matematik juga disebut induksi lengkap, sering
digunakan untuk membuktikan pernyataan-pernyataan berkenaan nombor
-
Pembuktian cara induktif matematik ialah untuk
membuktikan teori atau sifat itu benar
-
Contoh : 3 + 5 = 8 dan 9 + 3 = 12
-
Kesimpulannya, angka ganjil ditambah dengan angka ganjil
memperoleh angka genap.
2.
Deduktif matematik
-
Deduktif merupakan suatu proses penyelesaian dari hal
umum kepada khusus
-
Deduktif matematik akan membuktikan sesuatu kebenaran
baru yang berasal dari kebenaran yang sudah ada dan diketahui sebelumnya.
-
Ia merupakan cara mengajar yang bermula dari rumus,
prinsip, hukum, teoram atau peraturan yang diikuti dengan aplikasinya ke atas
contoh-contoh khusus.
-
Contohnya: semua segi tiga mempunyai 3 sisi
Farhana adalah seorang
perempuan.
Unsur-unsur deduksi dan induksi digunakan secara meluas
dalam penghujahan. Penghujahan kedua-dua unsur ini bukan sahaja digunakan dalam
aspek kuantitatif tetapi digunakan juga secara umum dalam semua jenis
penghujahan.
Kegunaan mantik dalam matematik
Mantik Ibnu al-Rusyd telah membentuk aliran tersendiri
dalam metafizik dan mantik Ibnu al-Haitham telah mempengaruhi perkaedahan
penyelidikan ilmiah Barat dalam sains tabii menerusi konsep al-istiqra wa
al-tajribah di barat. Mantik yang digunakan oleh ahli matematik Islam bebas
daripada pentafsiran akidah dan alam. Ahli matematik Islam menggunakan mantik
dalam pentakrifan, aksiom,teoram, pembuktian,korolari atau analisis sesuatu
konsep. Ada dua kaedah mantik utama yang digunakan untuk pembuktian terus iaitu:
kaedah al-istintija dan al-istiqra’i. Kaedah istiqra’(aruhan) adalah induksi
matematik atau pembuktian terus atau percanggahan yang merumuskan kaedah umum
daripada kes khusus dan khas yang berlaku secara berulang-ulang. Manakala,
kaedah istintaji adalah deduksi yang merumuskan kes khusus daripada kes am.
Aruhan merupakan proses menaik tetapi induksi merupakan proses menurun. Contoh
proses deduksi: semua makhluk akan fana, Socrates makhluk; maka Socrates akan
fana.penghujahan ini juga dikenali sebagai silogisme.
Proses deduksi (al-istinbat) lebih melibatkan teori
daripada amali, lebih-lebih lagi dalam pembuktian teoram matematik
(al-murbarhanāt). Dalam proses ini, terdapat unsur asas yang terlibat dalam
langkah pengisbatan seperti aksiom (badihat), postulat (musadarat), takrif,
lema, teoram, korolari dan seumpamanya. Untuk pembuktian sesuatu teoram,
rangkaian aksiom, lema dan resam digunakan yang sebahagiannya merupakan proses
deduktif.
Proses induksi pula umumnya lebih melibatkan uji kaji dan
cerapan yang berterusan serta pengumpulan data yang banyak melalui kes khas
untuk disimpulkan kes amnya berdasarkan keharmonian hukum alam dan prinsip
sebab-musabab. Pembuktian secara induksi dalam matematik mempunyai tatacara
yang hampir sama, tetapi uji kajinya digantikan dengan data yang banyak serta
pemerhatian tentang sifat khusus sesuatu konjektur berkenaan.
Kesimpulannya, gabungan antara proses deduktif dengan
induksi yang berasaskan uji kaji dalam mengkaji sesuatu hukum akan membentuk
al-manhaj al-‘ilmi atau perkaedahan ilmiah atau dirujuk sebagai perkaedahan
deduksi-hipotesis. Sebagai contoh, Ibnu al-Haitham telah menggunakan proses
induksi dan deduksi cerapan serta rumusan matematik dan perbandingan mendasari
perkaedahan uji kaji optik.
Menurut Mat Rofa (Ismail, Mantik dalam babak Pemikiran Ilmiah Tamadun Manusia 1997) Kaedah-kaedah mantik
digunakan sebagai hujah akal dalam kehidupan harian, dalam perbincangan kalam,
pembuktian teoram matematik, peraturcaraan komputer dan sebagainya. Prinsip
mantik yang digunakan adalah sama, sepunya dan sejagat.
Ilmu mantik digunakan dalam matematik dan kejuruteraan.
Sebagai contoh, konsep Teoram Pythagoras telah digunakan untuk mencari
keputusan dan jumlah keluasan segi tiga bersudut tepat adalah sama dengan
menggunakan konsep al-Qiyas. Konsep al-Qiyas
mempunyai tiga rangkaian iaitu: mukadimmah sughra, mukadimah kubra dan natijah.
Manakala, teoram Pythogores juga menggunakan tiga rangkaian iaitu setentang,
bersebelahan dan sendeng yang mana kedua-dua konsep digunakan untuk mencari
keputusan. (Rosmawati 1997).
Silogisme
Silogisme adalah penghujahan mudah dalam mantik
menggunakan kaedah deduksi kiasan. Penghujahan mantik ini memerlukan beberapa
premis dan diakhiri dengan kesimpulan yang diterbitkan daripada premis pertama
secara deduksi. Premis pertama sering dirujuk sebagai al-muqadimmah al-kubra
(premis utama). Premis ini merupakan satu pengetahuan berbentuk priori yang
mantap dan diterima umum secara ijmak dan diikuti oleh premis yang lebih khusus
bentuknya sebagai al-muqaddimah al-sughra (kes cabang). Kesimpulan hujah boleh
dideduksikan daripada premis pertama. Kesimpulan daripada penghujahan ini
bersifat yakin dan pasti, berbeza dengan penghujahan induksi yang bersifat
konjektur dan kurang pasti. (Rofa 1994)Sebagai
contoh:
Premis 1: hasil
tambah semua nombor ganjil berturutan bermula daripada 1 merupakan nombor kuasa
dua sempurna.
Premis 2: 1+3+5+7 ialah hasil tambah empat nombor ganjil
berturutan yang bermula daripada 1.
Natijah : hasil tambah 1+3+5+7 merupakan nombor kuasa dua sempurna iaitu, 16
=
.
Menurut Mat Rofa, dalam matematik terdapat premis asas
yang dipanggil aksiom dibina sebagai tapak bertolak. Aksiom merupakan anggapan
asas yang boleh diterima secara rasional oleh akal manusia. Bertolak daripada
premis ini , analisis matematik dibina menggunakan kaedah tertentu mantik
khususnya dalam pembuktian sesuatu teoram atau qadiyyah. Oleh itu, matematik
merupakan hujah mantik yang jelas dan sentiasa tepat relatif terhadap premis
pembinaan aksiom.
Transitif
Transitif merujuk kepada hubungan kongruenan satu hala
antara proposisi-proposisi yang terlibat. Setiap proposisi dikaitkan dengan
proposisi berikutnya secara rapi, lalu proposisi pertama mempunyai hubungan
transitif dengan proposisi terakhir. Kaedah ini mudah difahami menerusi contoh
matematik : jika a > b; b>c; c>d dan a>d. (Rofa 1994)
Al-Istiqra atau aruhan
Al-Istiqra bermaksud sebagai kaedah yang digunakan untuk
menyimpulkan keputusan umum melalui pencerapan dan pemerhatian kes-kes
cabangnya (al-juz’iyyat). Dalam pembuktian matematik, kaedah ini sangat popular
digunakan dan kini kaedah ini lebih dikenali sebagai kaedah aruhan matematik,
terutamanya untuk tahkik sesuatu rumus yang diberikan dengan integer sebagai
pemboleh ubahnya.
1.
Kaedah aruhan Abu Kamil
Abu Kamil menggunakan proses aruhan untuk menunjukkan
rumus:
Contoh: n= 1,2,3 dan 4
n=1
n=2
n=3
n=4
Maksud rumus boleh disemak kebenarannya untuk sebarang
nombor yang terhingga dan rumusan ini dari segi ilmu mantik boleh diterima
untuk pendalilan istiqra’iyyah secara aruhan.
2.
Kaedah al-Istiqra al-Karaji
Al-Karaji telah menggunakan pemerhatian yang
berulang-ulang bagi kes khas untuk merumus kes umum untuk pembuktian beberapa
siri bernombor.
Contoh: siri nombor bulat : 1+2+3+4+5+6
Hasil tambah kedua-dua nombor sisi yang sepadan adalah
sama, iaitu: 6+1=5+2=3+4=7.
Demikian juga untuk, 1+2+3+4+5+6+7; 1+7=2+6=3+5=4+4=8.
Al-Karaji membuat kesimpulan bahawa untuk siri adalah
1+2+3+.....+n;
Hasil tambah kedua-dua nombor sisi yang sepadan ialah
(n+1). Dengan itu, hasil tambah siri ialah n/2 didarabkan dengan hasil
tersebut.
3.
Kaedah aruhan matematik Sama’wal al- maghribi
Contoh:
(ab)(cd)= (ac)(bd)
Contoh mengaplikasi mantik dalam matematik
1.
Abu Kamil telah memperkenalkan konsep nombor negatif,
iaitu:
(+)(+) = (-)(-) = +; (+)(-) = (-)(+) = -,
2.
Penyataan-penyataan atau statements boleh dioperasikan
dengan operasi “dan” atau “atau”. Misalkan a dan b adalah dua pernyataan:
Pernyataan
a
|
Pernyataan
b
|
a
dan b
|
a
atau b
|
Benar
|
Benar
|
benar
|
benar
|
Benar
|
Palsu
|
palsu
|
benar
|
Palsu
|
Benar
|
palsu
|
benar
|
Palsu
|
Palsu
|
palsu
|
palsu
|
Dua pernyataan boleh digabungkan dengan
menggunakan perkataan ‘dan’ dan ‘atau’ untuk membentuk suatu pernyataan baru.
a)
Perkataan ‘dan’
i) Pernyataan baru adalah benar apabila kedua-dua
pernyataan yang digabungkan adalah
benar.
ii) Pernyataan baru adalah palsu apabila salah satu
atau kedua-dua pernyataan yang digabungkan adalah palsu.
b)
Perkataan ‘atau’
i) Pernyataan baru adalah benar apabila salah satu atau
kedua-dua pernyataan yang digabungkan adalah benar.
ii) Pernyataan baru adalah palsu apabila kedua-dua pernyataan
yang digabungkan adalah palsu.
3.
Ayat bersyarat:
“jika x,y dan z sudut-sudut dalam sebuah segi tiga, maka
x + y + z = 180⁰“
4.
Penaakulan deduksi:
Premis 1: hasil tambah semua nombor ganjil berturutan
bermula daripada 1 merupakan nombor kuasa dua sempurna.
Premis 2: 1+3+5+7 ialah hasil tambah empat nombor ganjil
berturutan yang bermula daripada 1.
Natijah : hasil tambah 1+3+5+7 merupakan nombor kuasa dua sempurna iaitu, 16
=
.
5.
Ilmu persamaan atau Hisab al-Jabr wa al-Muqabalah yang
ditulis oleh Al-Khawarizmi. Al –Jabr adalah menukar tempat kuantiti suatu
persamaan dari kiri ke kanan dan sebaliknya. Manakala, Muqabalah bermaksud
meringkaskan lagi hasil-hasil yang didapati.
Jika diberikan :
Al-Jabr menghasilkan:
Al-Muqabalah menghasilkan:
6.
(x-1)(x-2) = 0 jika dan hanya jika x=1 atau x=2. Maka
pembuktian yang perlu dipertimbangkan dalam dua kes iaitu:
1.
Jika (x-1)(x-2) = 0, maka x=1 atau x=2
2.
Jika x=1 atau x=2 maka (x-1)(x-2)=0
7.
Contoh penghujahan transitif:
Jika a,b dan c ialah nombor-nombor, a lebih besar
daripada b dan b lebih besar daripada c maka a lebih besar daripada c. Ini
merupakan hasil penghujahan transitif mantik yang hingga kini belum ada manusia
yang menolak hujah tersebut.