Expresiones booleanas

Aprende a escribir y evaluar expresiones booleanas con 1 y 0, a aplicar la precedencia NO, Y, O y a construir su tabla de verdad completa.

Avanzado25 minLección

Definición

Una expresión booleana es una fórmula formada por variables booleanas (letras como AA, BB, CC), los valores 11 (verdadero) y 00 (falso) y los operadores Y (∧\land), O (∨\lor) y NO (¬\neg). Igual que 3+4×23 + 4 \times 2 en aritmética, una expresión booleana tiene un único valor, pero ese valor siempre es 11 o 00.
Los tres operadores con 1 y 0:
  • ¬A\neg A invierte el valor: ¬1=0\neg 1 = 0 y ¬0=1\neg 0 = 1
  • A∧BA \land B vale 11 solo cuando AA y BB valen 11 los dos
  • A∨BA \lor B vale 11 cuando al menos uno de los dos vale 11
Precedencia de operadores: primero los paréntesis, luego NO, luego Y, luego O.
(  )  →  ¬  →  ∧  →  ∨(\;) \;\to\; \neg \;\to\; \land \;\to\; \lor
Así, A∨B∧CA \lor B \land C significa A∨(B∧C)A \lor (B \land C), y ¬A∧B\neg A \land B significa (¬A)∧B(\neg A) \land B.
Ejemplo: evalúa A∨B∧¬CA \lor B \land \neg C para A=0A = 0, B=1B = 1, C=0C = 0:
0∨1∧¬0=0∨1∧1=0∨1=10 \lor 1 \land \neg 0 = 0 \lor 1 \land 1 = 0 \lor 1 = 1
Una expresión con nn variables tiene 2n2^n combinaciones de entradas. Su tabla de verdad muestra el valor de la expresión para cada una de ellas, empezando por la fila en la que todas las variables valen 00. Dos expresiones son equivalentes cuando sus columnas finales coinciden en todas las filas. (La lección Tablas de verdad empezaba en cambio por la fila en la que todo es verdadero; cualquier orden fijo sirve. Las tablas de verdad interactivas de esta lección también usan 11 y 00.)

Pruébalo ahora

En A∨B∧¬CA \lor B \land \neg C (sin paréntesis), ¿qué operación se hace primero?

Ejemplos resueltos

Evalúa A∧¬BA \land \neg B para A=1A = 1 y B=0B = 0.

1

Sustituir los valores

Cambia AA por 11 y BB por 00 → 1∧¬01 \land \neg 0

2

Primero NO

¬0=1\neg 0 = 1 → 1∧11 \land 1

3

Después Y

Los dos valores son 11, así que Y da 11

Errores comunes

Calcular de izquierda a derecha: 1∨0∧0=(1∨0)∧0=01 \lor 0 \land 0 = (1 \lor 0) \land 0 = 0

Por qué está mal: Y va antes que O, igual que la multiplicación va antes que la suma. Sin paréntesis, la parte Y se calcula primero.

Correcto: 1∨0∧0=1∨(0∧0)=1∨0=11 \lor 0 \land 0 = 1 \lor (0 \land 0) = 1 \lor 0 = 1

Aplicar NO a todo lo que sigue: leer ¬A∧B\neg A \land B como ¬(A∧B)\neg(A \land B)

Por qué está mal: Sin paréntesis, NO se aplica solo a la variable que va justo después.

Correcto: ¬A∧B=(¬A)∧B\neg A \land B = (\neg A) \land B. Para negar todo el Y, escribe ¬(A∧B)\neg(A \land B).

Sumar como si fueran números: 1∨1=21 \lor 1 = 2

Por qué está mal: Una expresión booleana solo puede valer 11 o 00. O pregunta si al menos un valor es 11, no los cuenta.

Correcto: 1∨1=11 \lor 1 = 1, 1∧1=11 \land 1 = 1 y ¬1=0\neg 1 = 0. El resultado siempre es 11 o 00.

Decir que dos expresiones son equivalentes tras probar solo una o dos entradas

Por qué está mal: A∧(B∨C)A \land (B \lor C) y A∧B∨CA \land B \lor C tienen el mismo valor en 6 de las 8 filas y, aun así, son distintas.

Correcto: Construye la tabla completa con 2n2^n filas y compara cada fila. Una fila distinta significa que no son equivalentes.

Visual interactivo

Tabla de verdad

ExpresiónA ∨ B ∧ ¬C
ABC¬CB ∧ ¬CA ∨ B ∧ ¬C
000100
001000
010111
011000
100101
101001
110111
111001

1= Verdadero0= Falso

Tabla de verdad

ExpresiónA ∨ ¬A ∧ B
ABA ∨ ¬A ∧ B
00
01
10
11

1= Verdadero0= Falso

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Problemas de práctica

18 problemas
Problema 1 de 18
Fácil

En A∨B∧¬CA \lor B \land \neg C (sin paréntesis), ¿qué operación se hace primero?

Por qué es importante

Las expresiones booleanas son el lenguaje que usan los ordenadores para tomar decisiones:
  • Programación: cada condición if es una expresión booleana, por ejemplo (al menos 12 años Y NO expulsado) O acompañado de un padre o una madre. Si olvidas los paréntesis, el programa deja pasar a las personas equivocadas
  • Búsquedas y filtros: las tiendas en línea y las bibliotecas combinan filtros como en stock Y (rojo O azul)
  • Hojas de cálculo: funciones como Y(), O() y NO() deciden qué filas se resaltan
  • Electrónica: cada chip convierte expresiones booleanas en circuitos de puertas lógicas, como verás en la lección Puertas lógicas
  • Juegos y casas inteligentes: una puerta se abre o una luz se enciende cuando una expresión de varios sensores vale 1
Si conoces la precedencia de operadores y sabes construir una tabla de verdad, puedes predecir exactamente qué hace una regla en cualquier situación posible.

Aplicaciones del mundo real

Reglas en un programa

Los programadores escriben reglas como expresiones booleanas y prueban todas las combinaciones de entradas antes de publicar el programa.

Ejemplo:

Una atracción de un parque te deja subir si T∧(H∨P)T \land (H \lor P): TT = tienes entrada, HH = tienes la altura mínima, PP = sube contigo un padre o una madre.

1Inténtalo tú mismo

La regla es T∧(H∨P)T \land (H \lor P). Una niña tiene entrada (T=1T = 1), no tiene la altura mínima (H=0H = 0) y sube con su madre (P=1P = 1).

¿Cuántos casos de prueba tiene la regla y puede subir la niña?

Paso 1: Escribe la expresión matemática

Escribe el número de casos de prueba como potencia de 2:

Filtros de spam

Un programa de correo decide con una expresión booleana si un mensaje va a la carpeta de spam.

Ejemplo:

Un filtro marca un correo como spam si L∨S∧¬KL \lor S \land \neg K: LL = el remitente está en una lista negra, SS = palabras sospechosas, KK = el remitente está en tus contactos.

2Inténtalo tú mismo

La regla es L∨S∧¬KL \lor S \land \neg K. Un correo de una amiga que está en tus contactos (K=1K = 1) contiene una palabra sospechosa (S=1S = 1), y la remitente no está en la lista negra (L=0L = 0). Con 0 y 1, Y funciona como la multiplicación y NO como 1−x1 - x.

¿Va el correo a spam?

Paso 1: Escribe la expresión matemática

Escribe S∧¬KS \land \neg K como una operación:

Reglas de una casa inteligente

Dos expresiones distintas pueden controlar un aparato exactamente igual. Una tabla de verdad muestra cuándo una regla larga se puede cambiar por una corta.

Ejemplo:

Una luz del jardín usa la regla M∨M∧NM \lor M \land N: MM = se detecta movimiento, NN = es de noche.

3Inténtalo tú mismo

Una ingeniera quiere cambiar la regla M∨M∧NM \lor M \land N por la regla más corta MM.

¿Encienden siempre la luz de la misma manera las dos reglas?

Paso 1: Escribe la expresión matemática

Escribe el número de filas como potencia de 2:

Puntos clave

  • 1Una expresión booleana combina variables, los valores 1 (verdadero) y 0 (falso) y los operadores ∧\land, ∨\lor, ¬\neg
  • 2El valor de una expresión booleana siempre es 1 o 0, nunca 2 o más
  • 3Precedencia de operadores: primero los paréntesis, luego NO, luego Y, luego O
  • 4NO se aplica solo a lo que va justo después: ¬A∧B\neg A \land B no es ¬(A∧B)\neg(A \land B)
  • 5Una expresión con nn variables tiene una tabla de verdad de 2n2^n filas, empezando por la fila en la que todas las variables valen 0
  • 6Dos expresiones son equivalentes cuando sus columnas finales coinciden en todas las filas

Preguntas frecuentes

Es un acuerdo, como la multiplicación antes que la suma. Con 0 y 1, Y se comporta como la multiplicación (1×0=01 \times 0 = 0), y O se suele comparar con la suma, así que el mismo orden resulta natural.
Es un acuerdo, como la multiplicación antes que la suma. Con 0 y 1, Y se comporta como la multiplicación (1×0=01 \times 0 = 0), y O se suele comparar con la suma, así que el mismo orden resulta natural.
Sí. Los paréntesis que siguen la precedencia de operadores nunca cambian el valor y hacen la expresión más fácil de leer. A∨(B∧C)A \lor (B \land C) es lo mismo que A∨B∧CA \lor B \land C, pero la primera forma muestra el orden de un vistazo.
Sí. 1 representa verdadero y 0 representa falso. Los ordenadores usan 1 y 0 porque lo guardan todo en bits. Las tablas interactivas de esta lección también usan 1 y 0.
Sí. El álgebra de Boole tiene leyes (como las leyes de De Morgan) que transforman una expresión en otra paso a paso. Las verás en la lección Álgebra de Boole. Una tabla de verdad es más lenta, pero siempre funciona.

Glosario

Variable booleana
Una letra como AA, BB o CC que solo puede tomar los valores 1 (verdadero) o 0 (falso)
Expresión booleana
Una fórmula formada por variables booleanas, los valores 1 y 0 y los operadores ∧\land, ∨\lor, ¬\neg
Precedencia de operadores
La regla que indica qué operador se calcula primero: paréntesis, luego NO, luego Y, luego O
Tabla de verdad
Una tabla que muestra el valor de una expresión para las 2n2^n combinaciones de sus variables
Equivalentes
Dos expresiones son equivalentes cuando tienen el mismo valor en cada fila de la tabla de verdad

Tarjeta de fórmulas

Precedencia de operadores

(  )  →  ¬  →  ∧  →  ∨(\;) \;\to\; \neg \;\to\; \land \;\to\; \lor

Primero los paréntesis, luego NO, luego Y, luego O

NO

¬0=1,¬1=0\neg 0 = 1, \quad \neg 1 = 0

Invierte el valor de lo que va justo después

Y y O

1∧1=1,0∨0=01 \land 1 = 1, \quad 0 \lor 0 = 0

Y vale 1 solo si los dos valen 1; O vale 0 solo si los dos valen 0

Número de filas

filas=2n\text{filas} = 2^n

$n$ es el número de variables: $2^2 = 4$, $2^3 = 8$

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