我在學習集合論時遇到乙個問題,苦思很久不能解決 請給出乙個反例證明數學歸納法對整數不成立?

時間 2021-06-09 17:47:06

1樓:廣予之

這個問題通過研究數學歸納法的描述可以得到答案。

數學歸納法定理的描述是

在乙個良序集合A中,

1)P(a)成立

2)對於任意的b>=a,P(b)=>P(b+1)

則P對於A中不小於a的所有元素都成立。

注意良序,這是個非常重要的性質。如果乙個集合不是良序集合,那麼數學歸納法就失效了。

良序集合的定義是什麼呢?

對於乙個全序集合A,如果他的任何非空子集都有乙個最小的元素,那麼A就是良序的。

對於自然數來說,任何乙個非空子集都有最小值,然而整數卻會向負方向無限延伸。導致數學歸納法無法對所有的整數生效。

數學歸納法就像多公尺諾骨牌一樣,從第一張推後面的全部都會倒,但只能倒一邊。若是向兩個方向都無限延伸,那麼推任意一張都是中間的一張,另乙個方向的都倒不了。

至於例子,@許之昊給出的自然數都是正數然而整數不都是正數就是很好的例子。

2樓:

太簡單了,有的書也會講。考慮那些不對所有整數成立,但對自然數成立的性質,這些都是例子

p(n):n是正的。可施以從0開始的歸納法,但是這性質不對所有整數成立

p(n):a這對於自然數都對也可用歸納法,但有些整數不行

3樓:rhonin

感謝@Y Huang 的提醒,我一開始認為的「沒問題」是,自然歸納法能用是對於任意整數n,用數學歸納法後,對於n'>=n,p(n')是成立的。 但是肯定是無法得出對於所有整數成立這個結論的。(所以是我對數學歸納法有點誤會2333)

反例,定義序列,整數n, a(n)=1/n (n<0),a(n)=n+1 (n>=0) 那麼數學歸納法可證,總存在實數c,使得|a(n)-0|>c 但是這個序列在小於0時是柯西列,因此錯誤。 (抱歉沒找到知乎tex怎麼打...)

那麼任取整數k好了

n=k時

|a(k)-0|>|a(k)|/2

n= m>k時

n=m+1時

m+1<0

M+1>= 0

=>|a(m+1)-0|>=|a(m)-0|>|a(k)|/2由數學歸納法,總存在c,使得|a(n)-0|>c。

既然數學歸納法是包含在Peano公理裡的,而自然數可以由Peano公理來定義,而對於在整數上使用數學歸納法這件事,完全可以移到自然數系下,畢竟只需要用到加法運算,所以你是不是對數學歸納法有什麼誤會?

4樓:不想起名

雖然不太明白題主含義,但是談下我的粗淺的理解。皮亞諾公理定義了自然數並且其中一點可作為第一數學歸納法的基礎。整數集和自然數集可以建立一一對應關係,因此猜測當然可以把它用到整數集。

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