Todistamisessa on tärkeää erottaa tapaukset, kun sääntö pätee joillakin tai kun sääntö pätee kaikilla. Esim. On olemassa reaaliluku x, jolle x = 5.

Samankaltaiset tiedostot
Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Induktiota käyttäen voidaan todistaa luonnollisia lukuja koskevia väitteitä, jotka ovat muotoa. väite P(n) on totta kaikille n = 0,1,2,...

Vastaoletuksen muodostaminen

Johdatus matematiikkaan

Ensimmäinen induktioperiaate

Ensimmäinen induktioperiaate

Johdatus matematiikkaan

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

Matematiikan johdantokurssi, syksy 2016 Harjoitus 11, ratkaisuista

Johdatus matemaattiseen päättelyyn (5 op)

Ratkaisu: (b) A = x 0 (R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )))).

Matemaattisen analyysin tukikurssi. 1. Kurssikerta ( )

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

Matematiikassa väitelauseet ovat usein muotoa: jos P on totta, niin Q on totta.

1 sup- ja inf-esimerkkejä

Ratkaisu: Käytetään induktiota propositiolauseen A rakenteen suhteen. Alkuaskel. A = p i jollain i N. Koska v(p i ) = 1 kaikilla i N, saadaan

1 sup- ja inf-esimerkkejä

-Matematiikka on aksiomaattinen järjestelmä. -uusi tieto voidaan perustella edellisten tietojen avulla, tätä kutsutaan todistamiseksi

Johdatus matematiikkaan

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

(2n 1) = n 2

= 3 = 1. Induktioaskel. Induktio-oletus: Tehtävän summakaava pätee jollakin luonnollisella luvulla n 1. Induktioväite: n+1

Esitetään tehtävälle kaksi hieman erilaista ratkaisua. Ratkaisutapa 1. Lähdetään sieventämään epäyhtälön vasenta puolta:

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy /197

Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

Rekursio. Funktio f : N R määritellään yleensä antamalla lauseke funktion arvolle f (n). Vaihtoehtoinen tapa määritellä funktioita f : N R on

4 Matemaattinen induktio

Vieruskaverisi on tämän päivän luennolla työtoverisi. Jos sinulla ei ole vieruskaveria, siirry jonkun viereen. Esittäytykää toisillenne.

1. Osoita, että joukon X osajoukoille A ja B on voimassa toinen ns. de Morganin laki (A B) = A B.

Determinantti 1 / 30

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

JOHDATUS MATEMATIIKKAAN. Petri Juutinen

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Vastaus 1. Lasketaan joukkojen alkiot, ja todetaan, että niitä on 3 molemmissa.

Yhtäpitävyys. Aikaisemmin osoitettiin, että n on parillinen (oletus) n 2 on parillinen (väite).

Miten perustella, että joukossa A = {a, b, c} on yhtä monta alkiota kuin joukossa B = {d, e, f }?

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

Diskreetit rakenteet. 3. Logiikka. Oulun yliopisto Tietojenkäsittelytieteiden laitos 2015 / 2016 Periodi 1

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Surjektion käsitteen avulla kuvauksia voidaan luokitella sen mukaan, kuvautuuko kaikille maalin alkioille jokin alkio vai ei.

2.1. Tehtävänä on osoittaa induktiolla, että kaikille n N pätee n = 1 n(n + 1). (1)

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

Analyysi III. Jari Taskinen. 28. syyskuuta Luku 1

(iv) Ratkaisu 1. Sovelletaan Eukleideen algoritmia osoittajaan ja nimittäjään. (i) 7 = , 7 6 = = =

Tehtävä 4 : 2. b a+1 (mod 3)

Tehtäväsarja I Seuraavissa tehtävissä harjoitellaan erilaisia todistustekniikoita. Luentokalvoista 11, sekä voi olla apua.

Loogiset konnektiivit

Predikaattilogiikkaa

3 Lukujonon raja-arvo

811120P Diskreetit rakenteet

Matemaattisten työvälineiden täydentäviä muistiinpanoja

Perustele vastauksesi hyvin ja selvästi! Esitä riittävästi lähdeviittauksia: mitä tämän kurssin määritelmää, lausetta, esimerkkiä tms. hyödynnät.

Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Lue ohjeet huolellisesti!

Perustehtävät. Kompleksitehtävät, 10/9/2005, sivu 1 / 10. Tehtävä 1. Sievennä 1.

TAMPEREEN YLIOPISTO Pro gradu -tutkielma. Roosa Niemi. Riippuvuuslogiikkaa

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia

Juuri 11 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu.

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 5

Johdatus matematiikkaan

3 Lukujonon raja-arvo

Logiikka I 7. harjoituskerran malliratkaisut Ratkaisut laati Miikka Silfverberg.

Logiikka 1/5 Sisältö ESITIEDOT:

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

1 Supremum ja infimum

Insinöörimatematiikka A

Kurssikoe on maanantaina Muista ilmoittautua kokeeseen viimeistään 10 päivää ennen koetta! Ilmoittautumisohjeet löytyvät kurssin kotisivuilla.

Matematiikan perusteista logiikkaa ja joukko-oppia LaMa 1U syksyllä 2010

HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Johdatus logiikkaan I, syksy 2018 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotukset

HY / Avoin yliopisto Johdatus yliopistomatematiikkaan, kesä 2015 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotuksia

Johdatus yliopistomatematiikkaan. JYM, Syksy2015 1/195

JOHDATUS MATEMATIIKKAAN. Petri Juutinen

Nimitys Symboli Merkitys Negaatio ei Konjuktio ja Disjunktio tai Implikaatio jos..., niin... Ekvivalenssi... jos ja vain jos...

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

Testaa taitosi 1: Lauseen totuusarvo

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

Approbatur 3, demo 1, ratkaisut A sanoo: Vähintään yksi meistä on retku. Tehtävänä on päätellä, mitä tyyppiä A ja B ovat.

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä, todistuksia ym., osa I

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia. 1. Tarkastellaan väitettä

3. Predikaattilogiikka

Johdatus diskreettiin matematiikkaan (syksy 2009) Harjoitus 3, ratkaisuja Janne Korhonen

TIEA241 Automaatit ja kieliopit, syksy Antti-Juhani Kaijanaho. 8. syyskuuta 2016

4.3. Matemaattinen induktio

DFA:n käyttäytyminen ja säännölliset kielet

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

Matematiikan mestariluokka, syksy

Matematiikan peruskurssi 2

Lisää kvanttoreista ja päättelyä sekä predikaattilogiikan totuustaulukot 1. Negaation siirto kvanttorin ohi

Matematiikan tukikurssi

Johdatus matematiikkaan

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 2 / vko 9

Ratkaisu. Ensimmäinen kuten P Q, toinen kuten P Q. Kolmas kuten P (Q R):

Analyysi 1. Pertti Koivisto

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

Transkriptio:

3.4 Kvanttorit Todistamisessa on tärkeää erottaa tapaukset, kun sääntö pätee joillakin tai kun sääntö pätee kaikilla. Esim. On olemassa reaaliluku x, jolle x = 5. Kaikilla reaaliluvuilla x pätee x+1 > x. Lauseilla on aivan eri merkitykset, jos "kaikilla" ja "on olemassa" vaihdetaan! Logiikassa myös näille on olemassa symbolit: "on olemassa" voidaan korvata merkillä Tätä kutsutaan eksistenssikvanttoriksi.

"kaikilla" voidaan korvata merkillä Tätä kutsutaan universaalikvanttoriksi. Joskus todistuksen tarvitaan vain pätevän joillekin, joskus sen on pädettävä kaikilla. Jos väite halutaan osoittaa epätodeksi, on yleensä helpoin löytää 1 esimerkki, jolla väite ei päde. Eli jos on olemassa x, jolla A ei ole tosi, niin silloin EI ole voimassa, että kaikilla x pätee A. Tällainen x toimii vastaesimerkkinä. Esim. Väite: Vastaesimerkki: jos x=0, niin x = 0 ja 0>0 aiheuttaa ristiriidan! Eli väite ei pidä paikkaansa (kaikilla x).

Kun halutaan osoittaa, että väite pätee kaikilla reaaliluvuilla, niin osoitetaan että väite pätee jollakin luvulla x, jota ei rajoiteta mitenkään. Silloin x voi olla mikä tahansa reaaliluku ja väite pätee millä tahansa reaaliluvulla! Esim. Osoita, että 2 on irrationaaliluku. Vastaoletus: 2 on rationaaliluku. Eli on olemassa sellaiset m ja n, joille 2 = m/n. (n 0) Voidaan myös olettaa, että m/n on supistetussa muodossa (jos ei olisi, niin supistetaan niin kauan kuin on ja tarkastellaan sitä). Nyt eli Eli m^2 on parillinen luku. (muotoa 2*k) (Jos m on parillinen, niin m^2 on parillinen) (Jos m on pariton(muotoa 2k+1), niin m^2 = (2k+1)(2k+1) = 4k^2+4k +1 eli pariton)

Siis myös m on parillinen! No tällöin m^2 = (2k)^2 jollakin k:lla = 4k^2 Siis m^2 = 2n^2 4k^2 = 2n^2 2k^2 = n^2 Eli n^2 on parillinen. Vastaavasti myös n on parillinen! MUTTA jos n ja m ovat parillisia, niin m/n:stä voi supistaa = RISTIRIITA Eli siis vastaoletus oli väärä, ja väite tosi.

3.5 Induktioperiaate Muista, että jos väite tulee osoittaa todeksi kaikilla x, niin ei riitä, että osoitetaan väite todeksi joillakin x. Esim. s.49 esimerkki. Jos halutaan osoittaa, että väite pätee kaikilla luonnollisilla luvuilla n, voidaan se tehdä näppärästi induktioperiaatteella. Siinä osoitetaan, että väite pätee kun n=0 (tai väitteestä riippuva pienin n). Tätä kutsutaan aloitusaskeleeksi. Voidaan siis olettaa, että väite pätee jollakin n arvolla. (Erityisesti kun n=0) Tämän jälkeen osoitetaan, että väite pätee tapauksessa n+1. Tätä kutsutaan induktioaskeleeksi.

Eli siis ensimmäinen kohta pätee ja minkä tahansa toimivan kohdan seuraava kohta pätee. Tällöin siis kaikki kohdat pätee! Esim. 340 Väite: a>0, b>0 ja n=1,2,3,... 1.Aloitusaskel Osoitetaan, että väite pätee kun n=1. 2.Induktioaskel Oletetaan, että väite pätee jollakin n, eli pätee: (Induktio-oletus) Osoitetaan että väite pätee arvolla n+1. (Induktioväite)

(potenssien laskusäännöt) (induktio-oletus) Induktioväite on siis tosi, joten myös väite on. (n=1 tosi) ^ (n tosi => n+1 tosi) => kaikilla n tosi

4.2 Predikaattorilogiikka -niinkuin klassinen logiikka -otetaan mukaan kvanttorit -käytetään tuttuja lukiomatematiikan merkkejä, kuten =,, f(x),, jne. -käytetään lukuja, vakioita ja muuttujia Yleensä muuttujat voivat saada vapaasti arvoja, jolloin kaava missä tällaiset ovat kutsutaan avoimeksi lauseeksi. Mikäli lauseessa käytetään kvanttoreita sitomaan kaikki muuttujat jonnekin alueelle, tulee kaavasta vain lause. Esim. avoin lause lause Avoimesta lauseesta ei voi sanoa (välttämättä) onko se tosi, mutta lauseesta voi.

Kun puhekieleen lause muutetaan predikaattorilogiikan lauseeksi, kutsutaan sitä lauseen formalisoinniksi. Esim. formalisoi lause "Jos Antilla on paljon rahaa, niin Antti ostaa mersun." Merkitään x = Antti R(x) = x omistaa paljon rahaa M(x) = x ostaa mersun Jos ajatellaan, että kyse on yhdestä ainokaisesta Antista, niin formalisointi: Jos taas tämä pätee kaikille Anteille, niin:

Formalisointi toimii paremmin matemaattiseen tekstiin: Esim. On olemassa sellainen reaaliluku, joka on aidosti pienempi kuin minkään muun reaaliluvun itseisarvo: Onko lause tosi?