關於數學歸納法有一些不太懂的地方,請大神指教?

時間 2021-05-29 22:43:36

1樓:旺達·馬克西莫夫

這麼說吧以第一數學歸納法為例

我們常見的解題步驟是:

1.驗證n=1時成立

2.假設n=k時成立,即將k代入需要證明的式子得到f(k)

3.驗證當n=k+1時所得的結果是否為f(k+1),如果是,則結論成立。那麼為什麼呢?

其實在離散數學中入門就會學到「真值表」:P蘊含Q,如果P真,Q真,那麼P蘊含Q就為真;如果P真,Q假,那麼P蘊含Q就為假。

那麼我們在證明步驟二的時候,如何驗證得到的P蘊含Q為真呢?(此處多提一句,如果P為假,那麼無論Q是真是假,P蘊含Q都是真),此處第一步驗證得到的n=1成立就派上用場了。

首先取k=1,如果符合式子,說明k=1時P為真,那麼n=k+1=2就成立,則整個命題為真;然後將得到的k=2為真作為初始條件逐一代換,就是「歸納」二字:以此類推,像多公尺諾骨牌一樣,證得對所有自然數,命題都成立。

2樓:csc1109

想要驗證數學歸納法是正確的,那麼你首先得知道Peano公理(公理是客觀存在的)

Peano公理告訴我們什麼是自然數,其內容如下:

有乙個集合S,S是正整數集合N*的乙個子集,S滿足:

0 屬於 S

任意 a 屬於 S, 則 a+1 屬於 S

那麼 S = N

這就是自然數的定義!

以第一數學歸納法為例:

要我們證明 :P(n)是關於自然數的乙個命題或性質,P(n)滿足

1. 當n=0時,P(0)成立通常在做題中是從1開始,這無所謂,0或1都可以作為起點

2. 假設 P(k)成立,可推出P(k+1)成立

則任意 n 屬於N, P(n)都成立。

證明: 設S= (S為所有滿足條件的n構成的乙個集合)

由條件1. 知 P(0)成立,得到 0 屬於 S

由條件2. 知 P(k)成立,P(k+1)成立,得到 k 屬於 S , k+1也屬於 S

這符合Peano公理,所以S = N,所以對於任意n屬於N,P(n)成立(S的初始定義)

數學歸納法還有很多種,比如第二數學歸納法,跳躍數學歸納法等等,證明方法類似

3樓:皮特本皮

數學歸納法分為兩部分

1、證明第乙個命題為真。

2、證明若任意乙個命題為真,則它的下乙個命題為真。

必須1和2同時滿足,才能證明。

這樣說太抽象,就拿題主的例子說吧。我們要證明,如果任意乙個人的身高大於160,那麼他右側的下乙個人身高一定大於160。並且第乙個人的身高大於160。

題主也許困惑我們為什麼假設了任意乙個人身高大於160,這是為了說明下乙個人的身高大於160,而不是證明所有人的身高都大於160。為了證明所有人的身高都大於160,我們還需要證明第乙個人的身高大於160。

簡而言之,假設k情況成立,是為了證明它的下一項k+1成立,而不是為了證明整個命題成立。為了證明命題成立,我們還需要證明n=1時命題成立。

k+1成立的情況是建立在k成立的情況上的。但是k成立的情況是假設的,那這個意思不就是說k+1是在建立在乙個假設的基礎上嗎?那不就是說整個證明過程都是假設的,根本不存在嗎?

題主前半句沒錯,但並不能推出後半句「那不就是說整個證明過程都是假設的,根本不存在嗎?」。

4樓:

(1)證明當n取第乙個值n0時命題成立。n0對於一般數列取值為0或1,但也有特殊情況;(2)假設當n=k(k≥n0,k為自然數)時命題成立,證明當n=k+1時命題也成立。綜合(1)(2),對一切自然數n(≥n0),命題P(n)都成立。

如果你理解的時候把第二天放到前邊會不會好理解一些,就像你說的,假設出了k,證明k+1才有意義,你認為k都是假設那整個都是無意義的,就像他們舉的多公尺諾骨牌的例子,你要先知道有乙個骨牌倒了,這個骨牌後邊的一定會倒,然後下邊不就真實給了你乙個k嗎,從n=1開始,第一張倒的骨牌來了,上邊假設中的k來了,這才能完整證明了。

5樓:壯壯

你面前有一排多公尺諾骨牌,當推倒第n張的時候,第n1張會倒。

當你驗證到n=1成立,即你確實推倒了第一張,那我就知道所有的骨牌都將倒

這個例子裡面關鍵在於,你要確保你骨牌擺的沒差錯,也就是每一張牌倒,都能保證推倒下一張,也就是數學歸納法的第二三步

6樓:

假設n=k成立,n=k+1也成立,在這之前你漏了乙個步驟,就是先要證明n=1的時候成立。

因為1成立所以2也成立,以此類推所以全都成立。

edexcel fp1 裡面有這個章節

7樓:Trebor

這一類困惑在《數學女孩》中似乎有乙個一針見血的解釋。請問你是否能區分下面兩個句子?

對於每個k,若命題對k成立,就能證明命題對(k+1)成立。

若對於每個k,命題對k成立,就能證明命題對(k+1)成立。

8樓:睎xii

自然數集是歸納集。

k的真假性與k+1,emmm

假設k正確推出了k+1正確

關鍵在於你先驗了1的正確性

於是,1正確,1+1正確,……,所有的自然數正確

我說得比較混亂,不知道你能不能get到。

剛才看到了你在其他答主下面的困惑。k的正確性雖然是假設的,但是不可否認只要k成立,k+1就成立。這個時候你需要做的,是把k換成1,因為1的情況是確定的。

在1成立的前提下必然可以退出1+1是成立的。進而,然後你需要做歸納,從1+1推到1+1+1,以此類推,你所得到的這些數在數學上被定義為1,2,3,……

此過程可以一直進行直至遍歷自然數。回去碼歸納原理。

二更:自然數集與數學歸納原理

a.自然數集的定義形如 ,等等的數,相應地記作 ,等等,叫做自然數

這裡的「等等」可以通過數學歸納原理完成

定義1 如果對於集合 的每個數 ,同時有 ,就稱 為乙個歸納集

定義2 包含數 的最小的歸納集,即所有包含 的歸納集之交,稱為自然數集

b.數學歸納原理如果 是自然數集 的子集, ,並且當 時, ,那麼

數學歸納原理指出了第一類數學歸納法的根本原理,即命題的性質 構成集合 ,當你證明了 ,也就證明了

9樓:

首先明確乙個概念,或者說數學歸納法證明的兩個步驟:

1:證明n等於1的情況下原式成立。

2:證明假如n=k時成立,那麼n=k+1時原式也成立。

(這裡舉出的是最基本的情況)

也許上面表述不是非常清楚,下面我們舉出乙個形象的例子:

你去做投資,首先你得保證兩件事

第一是你得有足夠的啟動資金,第二是你要保證每一筆投資都是賺的。

這樣才不能虧本,不是嗎?(我們認為你隨時可能終止生意)兩個條件缺一不可。假如你沒有啟動資金,你可以做生意嗎?假如你做生意虧錢,你還能做嗎?

按照題主的例子,我們再分析一下

首先我們要說明這個隊伍是從高到低排列的,也就是後乙個人身高小於等於第乙個人。然後我們說明第乙個人身高小於等於160。也就是說,我們確保第乙個人是最高的,並且他沒到160,所以所有人都沒到160。

不知道可不可以理解啊。。。

針對某位答主,我個人建議多學習一點數分,了解peano公理和自然數體系的關係再做回答。

10樓:不吐槽會死星人i

數學歸納法就像推骨牌一樣,歸納奠基相當於人對第乙個骨牌施加的力,歸納假設相當於保證前乙個骨牌和後乙個骨牌的距離足夠近。如果你能保證第乙個骨牌能夠推倒,並且前乙個骨牌能夠推倒後乙個骨牌,那麼所有的骨牌都會被推倒。

11樓:鍵山怜奈

對於非數學系的人來說數學歸納法有乙個非常簡單直觀的解釋

解釋一、

我們現在從左側開始數這一排人,並且一旦遇到身高低於160的人我們就停下,那麼我們要麼數完這一整排人,要麼會在中途停下。

假如我們數著數著停下了,那麼這時我們數到的這個人身高恰好在160以下,並且他左側的人(如果他左側有人)身高都在160以上。

根據條件,我們知道第乙個人身高在160以上,因此他不是第乙個人,也就意味著他左側有人。

他左側緊挨著他的人身高高於160,他的身高低於160,這與條件「每個人都低於他右側的人」矛盾,因此假設不成立,也就是說我們永遠不會在中途停下來。換句話說,這一排人的身高全都高於160.

解釋二、

我們現在反設有人的身高低於160,那麼我們總可以找到乙個人,它是從左數起來第乙個身高低於160的人

根據條件,第乙個人的身高是高於160的,所以他不是第乙個人,因此他的左邊一定還有另乙個人,而他比左邊的人高,這意味著他左邊的人身高也低於160,可這與他是左起第乙個身高低於160的人矛盾

因此,我們在這個條件之下不可能找到左起第乙個身高低於160的人,這也就意味著我們不可能找到乙個身高低於160的人

(這種方法叫作無窮下降鏈法,初等數論中經常使用,數學歸納法是無窮下降鏈法的一種。相比較「數學歸納法」,「最小元存在性」的用途更廣泛自由)

當然,數學系不會滿足於這個解釋,這個解釋之中存在著很多深刻的數學與哲學問題

12樓:

數學歸納法的正確性本質上是來自於皮亞諾公理中的第五條。

因為是公理,所以不存在為什麼正確的理由。只有你接受或者不接受。而皮亞諾公理是建立自然數系統的基礎,也就意味著你承認自然數的存在,也就等於承認皮亞諾公理,進一步就也就承認了數學歸納法。

如果否認數學歸納法,就意味著自然數系統本身是錯誤的,甚至我們連自然數加法都無法定義。這和人類的普遍認知矛盾。

13樓:姓張名飄字膨脹

首先你已經證明了n=1成立,又證明了n=k成立則n=k+1也成了(這一步你相當於證明了對於任意的乙個n,規律都成立)。那麼剛才證明出來的n=1成立就可以推出n=2成立,n=2又可以推出n=3成立,以此類推所有的n就都成立。沒毛病!

14樓:悲劇之舟

簡要的來說就是對於命題P,我們要證明它在n為任何值成立的情況下都成立,可以拆解成:

1.在n=1時成立

2.若n=k時成立,則n=k+1時也成立。

題主的困惑點是由於教學不當引起的。因為在很多學校,老師就是按照上述兩個「操作流程」,直接「灌輸」給你們,先證k=1,然後「若n=k時成立」,關鍵就在這裡,這個說法讓你認為前提是「假設的」。

但其實不是這樣的,因為大前提不是n=k時成立,而是n=1時成立→步驟二並不是單獨完成了證明,而是必須和步驟一聯絡起來用的乙個「工具」。當我完成了步驟二,那麼由於我證明了n=1時是成立的,那麼n=2時也就成立(因為n=k時成立,則n=k+1時也成立),同理n=3.4.

5.6……時也依次成立。

如果上述這段有點難以理解,那我就麻煩一點,我們來證明這個假設的k的一定存在

如果步驟二得證,那麼只要證明n=k-1時命題成立,n=k就一定存在

若要證明n=k-1時成立,只要證明n=k-2時成立

若要證明n=3 時成立,只要證明n=2時成立

若要證明n=2 時成立,只要證明n=1時成立

因為n=1時已經驗證成立,所以這樣的k一定存在。

其實很簡單的,仔細想想就明白

這樣的 數學歸納法的加強版 是否正確 證明乙個命題(含變數 x )對於所有 x 0 都成立

拓跋景帆 不管你的dx是不是依賴於x0,為了方便就記它是f x0 好了 顯然,你只能證明結論對0,f 0 f 0 f f 0 f 0 f f 0 f f 0 f f 0 成立 YorkYoung 不能,因為每個dx的取值範圍太任意了,假設我們規範化一下語言 1.時命題 為真 2.為真可以推出存在正數...

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