Flera kvantifierare Bevis Direkt bevis Motsägelse bevis Kontrapositivt bevis Fall bevis Induktionsprincipen. x y (x > 0) (y > 0) xy > 0 Domän D = R



Relevanta dokument
Induktionsprincipen Starka induktionsprincipen Välordningsprincipen Divisionsalgoritmen

MATEMATIKENS SPRÅK. Syftet med denna övning är att med hjälp av logik lära oss att uttrycka matematik mer exakt,

Utsagor (Propositioner) sammansatta utsagor sanningstabeller logisk ekvivalens predikat (öppna utsagor) kvantifierare Section

FÖRELÄSNING 1 ANALYS MN1 DISTANS HT06

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 4

INDUKTION OCH DEDUKTION

7, Diskreta strukturer

a), c), e) och g) är olikheter. Av dem har c) och g) sanningsvärdet 1.

Diskret matematik. Gunnar Bergström

TATA42: Föreläsning 10 Serier ( generaliserade summor )

Den matematiska analysens grunder

Introduktion. Exempel Övningar Lösningar 1 Lösningar 2 Översikt

Facit till Några extra uppgifter inför tentan Matematik Baskurs. x 2 x

Problem att fundera över

Om a 2 är ett jämnt tal, så är också a ett jämt tal sant. = 4n 2 + 4n + 1

Semantik och pragmatik

Träning i bevisföring

a k . Serien, som formellt är följden av delsummor

Diskret matematik: Övningstentamen 4

Delbarhet och primtal

Sanningsvärdet av ett sammansatt påstående (sats, utsaga) beror av bindeord och sanningsvärden för ingående påståenden.

Permutationer med paritet

Steg 4. Lika arbeten. 10 Diskrimineringslagen

Sidor i boken , , 3, 5, 7, 11,13,17 19, 23. Ett andragradspolynom Ett tiogradspolynom Ett tredjegradspolynom

Induktion, mängder och bevis för Introduktionskursen på I

DD1350 Logik för dataloger

Bygga hus med LECA-stenar

Algebra I, 1MA004. Lektionsplanering

När du läser en definition bör du kontrollera att den är vettig, och försöka få en idé om vad den egentligen betyder. Betrakta följande exempel.

Lösningar för tenta i TMV200 Diskret matematik kl. 14:00 18: Svar: Ja, det gäller, vilket kan visas på flera sätt (se nedan).

Grunderna i stegkodsprogrammering

Storräkneövning: Sannolikhetslära

K3 Om andra ordningens predikatlogik

Avd. Matematisk statistik

Programmeringsteknik med C och Matlab

Abstrakt algebra för gymnasister

Frågorna 1 till 6 ska svaras med sant eller falskt och ger vardera 1

TMS136. Föreläsning 1

Föreläsning 5: Summor (forts) och induktionsbevis

Omtentamen (del 1, 6 högskolepoäng) i Programkonstruktion och datastrukturer (1DL201)

Begrepp :: Determinanten

Arbetsrätt. Ola Brinnen April 2016

varandra. Vi börjar med att behandla en linjes ekvation med hjälp av figur 7 och dess bildtext.

MATEMATIKENS SPRÅK. Syftet med denna övning är att med hjälp av logik lära oss att uttrycka matematik mer exakt, lära oss

ANDREAS REJBRAND Matematik Numeriska serier. Andreas Rejbrand, april /29

Mälardalens högskola Akademin för utbildning, kultur och kommunikation

Övningshäfte 1: Logik och matematikens språk

TAIU07 Matematiska beräkningar med Matlab

formler Centralt innehåll

Föreläsning 8: Intro till Komplexitetsteori

MATEMATIKENS SPRÅK. Avsnitt 1

Kombinatorik. Författarna och Bokförlaget Borken, Kombinatorik - 1

Problemet löd: Är det möjligt att på en sfär färga varje punkt på ett sådant sätt att:


Träd. Sats. Grafer. Definition. En fullständig graf har en båge mellan varje par av noder. Definition

Lösningar för tenta i TMV200 Diskret matematik kl. 14:00 18:00

9-1 Koordinatsystem och funktioner. Namn:

Digital- och datorteknik

Exempel: Kolesterol. Skillnad? Skillnad? Förra årets kolesterolvärden. Δ total = 0,35 mmol/l Δ HDL = 0,87 mmol/l. = 0,35 mmol/l. Δ total

Föreläsning 6: Introduktion av listor

8-4 Ekvationer. Namn:..

1 RUM & KÖK 1 RUM & KÖK RÄTTVIS HYRA SÅ BERÄKNAR BOTKYRKABYGGEN DIN LÄGENHETS HYRA

Grundläggande logik och modellteori (5DV102)

Logik för datavetare DVK:Log Tisdagen 28 oktober Institutionen för dataoch systemvetenskap David Sundgren

(a) om vi kan välja helt fritt? (b) om vi vill ha minst en fisk av varje art? (c) om vi vill ha precis 3 olika arter?

Föreläsning 3.1: Datastrukturer, en översikt

Kompletterande kurslitteratur om serier

RödGrön-spelet Av: Jonas Hall. Högstadiet. Tid: minuter beroende på variant Material: TI-82/83/84 samt tärningar

Repetitionsuppgifter i Matematik inför Basår. Matematiska institutionen Linköpings universitet 2014

Javisst! Uttrycken kan bli komplicerade, och för att få lite överblick över det hela så gör vi det så enkelt som möjligt för oss.

Vad beror skillnaden på?

Inklusion och exklusion Dennie G 2003

Exempel på tentamensuppgifter i LMA100, del 1

Optiska ytor Vad händer med ljusstrålarna när de träffar en gränsyta mellan två olika material?

CSN-rapportering, gymnasiet

Prov Antal uppgifter Uppgiftsnummer Rekommenderad provtid

Automater. Matematik för språkteknologer. Mattias Nilsson

Senaste revideringen av kapitlet gjordes , efter att ett fel upptäckts.

Wienerprocesser. Finansiell statistik, vt-05. Enkel slumpvandring. Enkel slumpvandring. Varför: model för aktiekurs (dock med aber...

Moment 2 - Digital elektronik. Föreläsning 1 Binära tal och logiska grindar

Viggo, du ljuger! Lärarmaterial

Kurvlängd och geometri på en sfärisk yta

EXAMENSARBETEN I MATEMATIK

Bedöma elevers förmågor i muntlig uppgift

Bonusmaterial till Lära och undervisa matematik från förskoleklass till åk 6. Ledning för att lösa problemen i Övningar för kapitel 5, sid

Dagens tema. Fasplan(-rum), fasporträtt, stabilitet (forts.) (ZC sid 340-1, ZC10.2) Om högre ordnings system (Tillägg)

Tema Linjär optimering

Kungliga Tekniska Högskolan Patrik Dallmann

Föreläsning 11. Giriga algoritmer

52101 Utforska siffror

någon skulle föreslå, att ur våra räkningar utesluta tecknet "j/, så att man t. ex. skulle skriva lösningen av

UPPGIFT 2 KVADRATVANDRING

Textsträngar från/till skärm eller fil

Hur man skriver matematik

ELEVHJÄLP. Diskussion s. 2 Åsikter s. 3. Källkritik s. 11. Fördelar och nackdelar s. 4. Samarbete s. 10. Slutsatser s. 9. Konsekvenser s.

Matematik 5 Kap 3 Derivator och Integraler

1Mer om tal. Mål. Grundkursen K 1

Låt eleverna öva på att dra slutsatser om textens handling genom att leta ledtrådar i texten.

Matematik E (MA1205)

Barn och trafik. en undersökning ur ett föräldraperspektiv. Genomförd av NTF Väst 2012

Transkript:

Föreläsning Flera kvantifierare Bevis Direkt bevis Motsägelse bevis Kontrapositivt bevis Fall bevis Induktionsprincipen För att göra ett påstående av en öppen utsaga med flera variabler behövs flera kvantifierare. Vi går igenom öppna utsagor P (x, y) och påståenden byggda av två kvantifierare. x y (x > 0) (y > 0) xy > 0 Domän D = R Påståendet är sant. x; y(x + y) > 0 Påståendet är falskt, x = 0, y = 0 motexempel. För att visa att x y P (x, y) är sann måste man visa att P (x, y) är sann för varje x och y. Börja med godtyckliga x och y visar... Kan inte bara visa sant för ett enstaka val av x och y. För att visa att x y P (x, y) är falsk räcker det att hitta ett motexempel x, för vilket P (x, y) är falskt för varje y. x y xy = 1 Påståendet är falskt, motexempel x = 0 x y x + y = 0 Påståendet är sant. Låt x vara vilket reellt tal som helst. Då är P (x, x) sant. (x x = 0)

För att visa att x y P (x, y) är sann måste man visa att för varje x finns ett y så att P (x, y) är sann. Börja med godtyckliga x och hittar y så att P (x, y) är sann. För att visa att x y; P (x, y) är falsk gäller det att hitta ett motexempel x, för vilket P (x, y) är falskt. m n m > n D = Z Påståendet är falskt. Tag till exempel m = 1 då är P (1, ) falskt x y xy = y Påståendet är sant, för x = 1 är P (x, y) alltid sant. För att visa att x y P (x, y) är sant måste man hitta x så att P (x, y) är sann för alla x. Hitta en lämplig kandidat x visa att P (x, y) är sann för godtyckligt y. För att visa att x y P (x, y) är falsk gäller det att för ett godtyckligt x hitta ett y så att P (x, y) är falskt. OBS! x y P (x, y) och x y P (x, y) är inte samma sak. Exempel P (x, y) : x + y = 0 x y x + y = 0 Påståendet är sant. Eftersom P (0, 0) är sant. x y x + y < 0 Påståendet är falskt eftersom alltid x 0 och y 0. För att visa att x y P (x, y) är sant måste man hitta något x och något y så att P (x, y) är sant. För att visa att x y P (x, y) är falsk gäller det att för godtyckligt x och godtyckligt y visa att P (x, y) är falskt.

Negation av flera kvantifierare: Använd generaliserade de Morgans lagar Exempel: ( x y P (x, y)) x ( y P (x, y) x y P (x, y) Jämför resonemang om hur man visar att påståenden med flera kvantifierare är falska. Bevis Vi går igenom några olika typer av bevis. Direkt bevis För att visa påståenden av typen xp (x) Q(x) (Kan ha flera satsvariabler x 1... x n ) Låt x vara godtyckligt. Antar P (x) sann och visar att då är också Q(x) är sant. Exempel: Visa Om m är ett udda heltal så är m ett udda heltal. P (m) : m udda Q(m) : m udda OBS! m är udda om m = k + 1, k ett heltal m är jämnt om m = k, k ett heltal. Bevis: Antar P (m) är sant, dvs m = k + 1 då är m = (k + 1) = 4k + 4k + 1 = (k + k) + 1 udda. Dvs Q(m) är också sant. QED Kontrapositivt bevis Använder att p q q p Exempel: Visa att om m är udda så är m udda. Dvs Q(m) P (m), med samma definitioner som i förra exemplet. Bevis: Visar istället P (m) Q(m) (med ett direkt bevis). OBS!! P (m) är samma sak som m jämn, och Q(m) samma sak som m jämn. Om m är jämn kan vi skriva m = k, och då är m = 4k = (k ) också jämn. QED För att visa p q ska man visa både p q och q p. Med våra två bevis ovan har vi alltså visat att m är udda om och endast om m är udda. P (m) Q(m)

Motsägelsebevis Bygger på att man antar motsatsen till det man vill visa och härleder en motsägelse r r. r kan vara vilket påstående som helst. Kom ihåg (p q) p q, så i motsägelsebevis av p q antar man p q. Får alltså lite mer att jobba med Exempel: Visa x > 0 y > 0 (xy > 1) (x > 1 y > 1) P (x, y) : xy > 1 Q(x, y) : (xy > 1) (x > 1 y > 1) Bevis: Antag motsatsen dvs P (x, y) Q(x, y). ((x > 1) (y > 1)) demorgan (x > 1) (y > 1) (x 1) y 1. Men då är xy 1 1 = 1, dvs P (x, y). Vi har P (x, y) P (x, y). En motsägelse! Alltså är x > 0 y > 0 (xy > 1) (x > 1 y > 1) sant. QED Fall bevis För att visa x D P (x), så kan det ibland vara en fördel att dela upp utsagans domän D i mindre delmängder och visa för vart och ett av dessa fall. För att visa p q kan det ibland vara en fördel om man kan dela upp p i olika fall, p p 1 p... p n och sedan prova att visa p 1 q, p q,... p n q. Exempel: Visa x R x x Fall 1, x 0. Då är x = x. Fall, x < 0. Då är x < 0 x. På samma sätt kan vi visa x x Exempel: Visa x y x + y x + y Triangelolikheten. Fall 1 x + y 0. Då är x + y = x + y x + y Fall x + y < 0. Då är x + y = (x + y) = x + ( y) x + y Existensbevis För att visa påståenden av typen x P (x) gäller det alltså att hitta x så att P (x) gäller. Inte alltid så lätt... Konstruktivt bevis Alternativ: anta motsatsen, dvs x P (x) och hitta en motsägelse. Man vet att det finns ett x som uppfyller P (x), men inte nödvändigtvis vilket!

Induktionsprincipen Låt P (n) vara en öppen utsaga, vars domän är de positiva heltalen N. Antag att (1) P (1) är sant (Grundsteg) () Om P (n) är sant för n 1 så är P (n + 1) sann. (Induktionssteg) (P (n) P (n + 1) är sann) Då är P (n) sann för varje positivt heltal n N Induktionsaxiomet används för att visa påståenden av typen n N P (n). Alltså, exempelvis, för att visa likheter och olikheter som gäller för varje n N. Bevis som bygger på induktionsprincipen kallas Induktionsbevis. Exempel: n Visa att k = 1 + + 3 +... + n = n(n + 1) k=1 Den öppna utsagan vi vill visa är sann för varje n är. P (n) : 1 + + 3 +... + n = n(n + 1) (1) Visa att P(1) är sant. VL=1, HL= 1 = 1 P(1) är sann () Antag att P (n) är sann. Ska visa att P (n + 1) är sann. för P(n+1) VL=1 + +... + n + (n + 1) = (1 + +... + n) + n + 1 P (n)sann n(n + 1) n(n + 1) + (n + 1) = + n + 1 = (n + 1)(n + ) =.