Zasada indukcji matematycznej. Dowody indukcyjne.



Podobne dokumenty
5. Zasada indukcji matematycznej. Dowody indukcyjne.

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1A, zima 2014/15. n = Rozwiązanie: Stosując wzór na wartość współczynnika dwumianowego otrzymujemy

Analiza I.1, zima wzorcowe rozwiązania

Analiza matematyczna. Robert Rałowski

2 n < 2n + 2 n. 2 n = 2. 2 n 2 +3n+2 > 2 0 = 1 = 2. n+2 n 1 n+1 = 2. n+1

Opowieści o indukcji

CIĄGI LICZBOWE. Poziom podstawowy

zadań z pierwszej klasówki, 10 listopada 2016 r. zestaw A 2a n 9 = 3(a n 2) 2a n 9 = 3 (a n ) jest i ograniczony. Jest wiec a n 12 2a n 9 = g 12

Stwierdzenie 1. Jeżeli ciąg ma granicę, to jest ona określona jednoznacznie (żaden ciąg nie może mieć dwóch różnych granic).

O liczbach naturalnych, których suma równa się iloczynowi

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1, zima 2016/17

Znajdowanie pozostałych pierwiastków liczby zespolonej, gdy znany jest jeden pierwiastek

Egzamin maturalny z matematyki CZERWIEC 2011

Funkcja wykładnicza i logarytm

Teoria. a k. Wskaźnik sumowania można oznaczać dowolną literą. Mamy np. a j = a i =

201. a 1 a 2 a 3...a n a 2 1 +a 2 2 +a a 2 n n a 4 1 +a 4 2 +a a 4 n n. a1 + a 2 + a a n 204.

Metody badania zbieżności/rozbieżności ciągów liczbowych

a 1, a 2, a 3,..., a n,...

a n 7 a jest ciągiem arytmetycznym.

I kolokwium z Analizy Matematycznej

Ciągi liczbowe wykład 3

I. Podzielność liczb całkowitych

3. Funkcje elementarne

Arkusz ćwiczeniowy z matematyki Poziom podstawowy ZADANIA ZAMKNIĘTE. W zadaniach od 1. do 21. wybierz i zaznacz poprawną odpowiedź. 1 C. 3 D.

Trzeba pokazać, że dla każdego c 0 c Mc 0. ) = oraz det( ) det( ) det( ) jest macierzą idempotentną? Proszę odpowiedzieć w

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1A, zima 2012/13. Ciągi.

SKRYPT Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ DLA UCZNIÓW XIV LO Lista zadań Lista zadań 21

Egzaminy. na wyższe uczelnie zadania

Internetowe Kółko Matematyczne 2004/2005

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych oraz schematy oceniania zadań otwartych. Matematyka. Poziom podstawowy

3 Arytmetyka. 3.1 Zbiory liczbowe.

I. Ciągi liczbowe. , gdzie a n oznacza n-ty wyraz ciągu (a n ) n N. spełniający warunek. a n+1 a n = r, spełniający warunek a n+1 a n

Pierwiastki z liczby zespolonej. Autorzy: Agnieszka Kowalik

Wykład 7. Przestrzenie metryczne zwarte. x jest ciągiem Cauchy ego i posiada podciąg zbieżny. Na mocy

Geometrycznie o liczbach

Rekursja 2. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

Analiza Matematyczna I dla Inżynierii Biomedycznej Lista zadań

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Przykładowe zadania dla poziomu rozszerzonego

EGZAMIN MATURALNY Z MATEMATYKI

2. Nieskończone ciągi liczbowe

Damian Doroba. Ciągi. 1. Pierwsza z granic powinna wydawać się oczywista. Jako przykład może służyć: lim n = lim n 1 2 = lim.

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych oraz schematy oceniania zadań otwartych. Matematyka. Poziom podstawowy

MATURA 2014 z WSiP. Zasady oceniania zadań

LICZBY, RÓWNANIA, NIERÓWNOŚCI; DOWÓD INDUKCYJNY

3. Wzory skróconego mnożenia, działania na wielomianach. Procenty. Elementy kombinatoryki: dwumian Newtona i trójkąt Pascala. (c.d.

SKRYPT Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ DLA UCZNIÓW XIV LO

Wyk lad 8 Zasadnicze twierdzenie algebry. Poj. ecie pierścienia

Zadania z algebry liniowej - sem. I Liczby zespolone

Przykładowy arkusz z rozwiązaniami. Arkusz II poziom rozszerzony

Tytuł zajęć: Funkcja liniowa zajęcia dodatkowe dla gimnazjalistów Nauczyciel prowadzący: Beata Bąkała

pitagorejskie, równanie Pella i jedno zadanie z XVI Olimpiady Matematycznej

INDUKCJA MATEMATYCZNA

dna szeregu. ; m., k N ; ó. ; u. x 2n 1 ; e. n n! jest, że

Analiza I.1, zima globalna lista zadań

RÓWNANIA RÓŻNICZKOWE WYKŁAD 11

SKRYPT Z ANALIZY MATEMATYCZNEJ DLA UCZNIÓW XIV LO

Wektory Funkcje rzeczywiste wielu. Matematyka Studium doktoranckie KAE SGH Semestr letni 2008/2009 R. Łochowski

x t 1 (x) o 1 : x s 3 (x) Tym samym S(3) = {id 3,o 1,o 2,s 1,s 2,s 3 }. W zbiorze S(n) definiujemy działanie wzorem

O trzech elementarnych nierównościach i ich zastosowaniach przy dowodzeniu innych nierówności

Zasada indukcji matematycznej. Dowody indukcyjne.

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 1A, zima 2014/15. n 4n n 1

Przykład Obliczenie wskaźnika plastyczności przy skręcaniu

Rysunek 1: Fale stojące dla struny zamocowanej na obu końcach; węzły są zaznaczone liniami kropkowanymi, a strzałki przerywanymi

Arytmetyka pierścienia liczb całkowitych (w tym podzielność)

Wzór Taylora. Matematyka Studium doktoranckie KAE SGH Semestr letni 2008/2009 R. Łochowski

Tematy zadań 2 razy 33 przykładowe zadania maturalne. Matura podstawowa

3. Wzory skróconego mnożenia, działania na wielomianach. Procenty. Elementy kombinatoryki: dwumian Newtona i trójkąt

a) symbole logiczne (wspólne dla wszystkich języków) zmienne przedmiotowe: x, y, z, stałe logiczne:,,,,,, symbole techniczne: (, )

EGZAMIN MATURALNY Z INFORMATYKI MAJ 2011 POZIOM ROZSZERZONY WYBRANE: CZĘŚĆ I. Czas pracy: 90 minut. Liczba punktów do uzyskania: 20 WPISUJE ZDAJĄCY

Ekonomia matematyczna - 2.1

co wskazuje, że ciąg (P n ) jest ciągiem arytmetycznym o różnicy K 0 r. Pierwszy wyraz tego ciągu a więc P 1 z uwagi na wzór (3) ma postać P

ma rozkład złożony Poissona z oczekiwaną liczbą szkód równą λ i rozkładem wartości pojedynczej szkody takim, że Pr( Y

Wykład 11. a, b G a b = b a,

Jarosław Wróblewski Analiza Matematyczna 2B, lato 2015/16

Szeregi liczbowe. 15 stycznia 2012

MARIUSZ KAWECKI zbiór zadań dla zainteresowanego matematyką licealisty

Szereg geometryczny. 5. b) b n = 4n 2 (b 1 = 2, r = 4) lub b n = 10 (b 1 = 10, r = 0). 2. jest równa 1 x dla x = 1+ Zad. 3:

Materiał ćwiczeniowy z matematyki Marzec 2012

Ekonomia matematyczna 2-2

Wyk lad 2 W lasności cia la liczb zespolonych

MATEMATYKA (poziom podstawowy) przykładowy arkusz maturalny wraz ze schematem oceniania dla klasy II Liceum

Materiał ćwiczeniowy z matematyki marzec 2012

Kolorowanie Dywanu Sierpińskiego. Andrzej Szablewski, Radosław Peszkowski

Konspekt lekcji (Kółko matematyczne, kółko przedsiębiorczości)

Relacje rekurencyjne. będzie następująco zdefiniowanym ciągiem:

Kongruencje Wykład 4. Kongruencje kwadratowe symbole Legendre a i Jac

W. Guzicki Zadanie o sumach cyfr poziom rozszerzony 1

Dwumian Newtona. Agnieszka Dąbrowska i Maciej Nieszporski 8 stycznia 2011

Moduł 4. Granica funkcji, asymptoty

Parametryzacja rozwiązań układu równań

Teoria. a k. Wskaźnik sumowania można oznaczać dowolną literą. Mamy np. a j = a i =

3. Regresja liniowa Założenia dotyczące modelu regresji liniowej

Twierdzenia o funkcjach ciągłych

Krzysztof Rykaczewski. Analiza matematyczna I Zbiór zadań

Zadania z analizy matematycznej - sem. I Szeregi liczbowe

Szeregi liczbowe i ich własności. Kryteria zbieżności szeregów. Zbieżność bezwzględna i warunkowa. Mnożenie szeregów.

ZADANIA Z TOPOLOGII I. PRZESTRZENIE METRYCZNE. II. ZBIORY OTWARTE I DOMKNIĘTE.

Podstawowe cechy podzielności liczb.

Transkrypt:

Zasada idukcji matematyczej Dowody idukcyje Z zasadą idukcji matematyczej i dowodami idukcyjymi sytuacja jest ajczęściej taka, że podaje się w szkole treść zasady idukcji matematyczej, a astępie omawia, jak przeprowadzamy dowody idukcyje Bez dodatkowych wyjaśień, większość ucziów ie wie jedak, dlaczego dowód idukcyjy wygląda tak, a ie iaczej, a zwłaszcza, dlaczego w tym dowodzie coś się zakłada i w oparciu o to założeie dowodzi coś iego Wyjaśimy te wątpliwości, a astępie przeprowadzimy kilka przykładowych dowodów idukcyjych Zapiszemy ajpierw zasadę idukcji matematyczej słowie: Jeżeli: twierdzeie T jest prawdziwe dla pewej liczby aturalej, oraz z prawdziwości twierdzeia T dla liczby aturalej wyika prawdziwość twierdzeia T dla liczby, to twierdzeie T jest prawdziwe dla wszystkich liczb aturalych a teraz symboliczie (zapis T(k) ozacza, że twierdzeie T jest spełioe dla liczby k): T( ), N N Λ [ T() T( ) ] Λ T() N Jak widać, zasada idukcji matematyczej jest twierdzeiem, które mówi, że jeżeli spełioe są dwa założeia, to twierdzeie T dotyczące pewego podzbioru zbioru liczb aturalych moża uważać za prawdziwe (udowodioe) Jest to tym samym wygody aparat do udowadiaia twierdzeń dotyczących zbioru,,,, { } N Sama zasada idukcji matematyczej jest też twierdzeiem, i ależy z iej korzystać zgodie z regułami wioskowaia O tym, jak ależy korzystać z twierdzeń zapisaych w postaci implikacji, mówi tzw reguła odrywaia Oto oa: Z T Z T Te skrócoy zapis ależy rozumieć astępująco: Jeżeli: a) prawdziwe (udowodioe) jest twierdzeie Z T, b) prawdziwe są założeia Z tego twierdzeia, to dopiero wtedy możemy korzystać z tezy T (czyli oderwać założeie od tezy) Przykład: Prawdziwe jest twierdzeie Pitagorasa Trójkąt o bokach długości a,b,c jest prostokąty (c przeciwprostokąta) Teraz dopiero możemy stwierdzić, że a b = c

Nie moża tego rówaia apisać bez wcześiejszego stwierdzeia, że trójkąt jest prostokąty! Podobie sprawy się mają z zasadą idukcji matematyczej, gdyż oa rówież ma postać implikacji: a) zasada idukcji matematyczej jest udowodioa (prawdziwa), T( ), N b) jeżeli sprawdzimy, że spełioe są dwa założeia: Λ [ T() T( ) ] N to a tej podstawie możemy uważać twierdzeie T za prawdziwe (udowodioe) T( ) jest łatwo sprawdzić wystarczy do badaego twierdzeia wstawić liczbę aturalą Jak sprawdzić, czy prawdziwe jest owo wyikaie, czyli implikacja T () T( )? Odwołajmy się tu do własości implikacji Oto tabela wartości logiczych implikacji (przyjęto: =prawda, =fałsz): T() T() T () T( ) Z tabeli wyika, że jeżeli T() jest fałszywe, to ie ma co sprawdzać wtedy implikacja T () T( ) jest prawdziwa Iteresuje as tylko przypadek, gdy T() jest prawdziwe Wtedy: a) gdy T() jest prawdziwe, to implikacja T () T( ) jest prawdziwa, b) gdy T() jest fałszywe, to implikacja T () T( ) jest fałszywa Dlatego właśie dowód idukcyjy wygląda w te sposób: Sprawdzamy prawdziwość twierdzeia T dla liczby Zakładamy, że twierdzeie T jest prawdziwe dla pewej liczby : T(), bo tylko w tym przypadku implikacja może być fałszywa Jest to tzw założeie idukcyje 3 Sprawdzamy, czy z założeia wyika prawdziwość twierdzeia T dla liczby : T() Jeżeli a pukty i 3 odpowiedź brzmi: TAK, to twierdzeie T zostało udowodioe Jeżeli a któryś z tych puktów odpowiedź byłaby: NIE, to twierdzeie jest fałszywe Przykłady Zadaie Udowodij, ze dla każdego aturalego liczba 4 5 jest podziela przez 9 Dowód idukcyjy Sprawdzamy dla =: 4 5 = 8 - ta liczba dzieli się przez 9 Zakładamy, że twierdzeie jest prawdziwe dla pewej liczby aturalej, tz 9/ 4 5 ( )

Jeżeli teraz udowodimy, że twierdzeie jest prawdziwe dla liczby, tz 9/ ( 4 5( ) ), to a mocy zasady idukcji matematyczej dowód będzie zakończoy 4 5( ) = 4 4 5 5 = 4 (4 5 ) 3 5 8 = = 4 (4 5 ) 9 (5 ) dzieli się przez 9 dzieli się przez 9 z założeia co kończy dowód Zadaie Udowodij, ze dla każdego N zachodzi: 4 6 (6 ) = (3 ) Dowód idukcyjy Sprawdzamy dla =: 6 = 4, czyli dla = rówaie przyjmuje postać 4 = (3 ) 4 = 4, więc jest prawdziwe Zakładamy, że twierdzeie jest prawdziwe dla pewej liczby aturalej N, tz 4 6 (6 ) = (3 ) Należy udowodić, że twierdzeie jest prawdziwe dla liczby, tz 4 6 (6 ) (6( ) ) = ( )(3( ) ) 4 6 (6 ) (6( ) ) = (a mocy założeia) = (3 ) (6( ) ) = 3 6 4 = 3 7 4 Wyrażeie to zapiszemy w postaci iloczyowej: 7 4 7 = 49 48 =, = =, = = 6 3 6 4 dalej: 3 7 4 = 3( ) = ( )(3 4) = ( )(3( ) ), 3 co kończy dowód Zadaie 3 Udowodij, ze dla każdego N zachodzi: 4 6 (6 4) = ( )(3 4) Dowód idukcyjy Sprawdzamy dla =: 6 4 =, czyli dla = rówaie przyjmuje postać 4 = ( ) (3 4) 4 = 4, więc jest prawdziwe Zakładamy, że twierdzeie jest prawdziwe dla pewej liczby aturalej tz 4 6 (6 4) = ( )(3 4) Należy udowodić, że twierdzeie jest prawdziwe dla liczby, tz 4 6 (6 4) (6( ) 4) = ( )(3( ) 4) 4 6 (6 4) (6( ) 4) = (a mocy założeia) ( )(3 4) (6( ) 4) = 3 4 3 4 6 = 3 3 4 3 7 3 = 69 68 =, = =, = = 6 3 6 7 3 3 = 3( ) = ( )(3 7) = ( )(3( ) 4), 3 co kończy dowód N,

Zadaie 4 Dla jakich liczb aturalych prawdziwa jest ierówość: Sformułuj hipotezę i udowodij ją idukcyjie Rozwiązaie Sprawdzamy: = : > - fałsz = : > - fałsz 3 = 3 : > 3 - prawda 4 = 4 : > 4 - prawda 5 = 5 : > 5 - prawda >? Hipoteza: > dla 3 Dowód idukcyjy Dla =3 twierdzeie jest prawdziwe, co już sprawdzaliśmy Zakładamy, że twierdzeie jest prawdziwe dla pewej liczby aturalej 3, tz > Należy udowodić, że twierdzeie jest prawdziwe dla liczby, tz > ( ) = = > (dla 3 : > ) > > (założeie > ) > = ( ), co kończy dowód Zadaie 5 Ciąg ( a ) jest określoy wzorem rekurecyjym: a = A a = A a = a a, N Wyzacz wzór a -ty wyraz tego ciągu Rozwiązaie Dla =: = a a = A A 3A Dla =: Dla =3: a3 = a4 = a3 a = 3A A = a5 = a4 a3 = 4A 3A = 4A 5A Stawiamy hipotezę: dla zachodzi a = A Dowód idukcyjy Prawdziwość twierdzeia dla = i = już sprawdziliśmy Zakładamy, że twierdzeie jest prawdziwe dla pewych aturalych oraz ( * ), czyli, że a = A i a = ( ) A Należy udowodić, że a = ( ) A a = a a = ( ) A A = ( ) A, co kończy dowód ( * ) Zakładamy, że twierdzeie jest dla dwóch kolejych liczb, i z tego ma wyikać prawdziwość twierdzeia dla astępej liczby aturalej Przyczyą takiego postępowaia jest defiicja rekurecyja koleje wyrazy są liczoe za pomocą dwóch poprzedich wyrazów

Jest to dopuszczale Zastosowao w te sposób zmutowaą wersję zasady idukcji matematyczej: T( ) i T( ), N Λ [ T() i T( ) ] T( ) Λ T() N N Drugie założeie mówi, ze dla dowolego aturalego z prawdziwości twierdzeia dla dwóch kolejych liczb oraz, wyika prawdziwość dla liczby