Metódy dokazovanie v matematike 1 Základné pojmy Matematika exaktná veda vybudovaná DEDUKTÍVNE ZÁKLADNÉ POJMY základy každej matematickej teórie sú in

Podobné dokumenty
Vzorové riešenia úlohy 4.1 Bodovanie Úvod do TI 2010 Dôvod prečo veľa z Vás malo málo bodov bolo to, že ste sa nepokúsili svoje tvrdenia dokázať, prič

III. Diferenciálny počet funkcie viac premenných (Prezentácia k prednáškam, čast B) Matematická analýza IV (ÚMV/MAN2d/10) RNDr. Lenka Halčinová, PhD.

1

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 2009/ ročník MO Riešenia úloh česko-poľsko-slovenského stretnutia 1. Určte všetky trojice (a, b, c) kladných r

Microsoft Word - skripta3b.doc

Microsoft Word - Final_test_2008.doc

Axióma výberu

Microsoft Word - Diskusia11.doc

Microsoft Word - Argumentation_presentation.doc

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 63. ročník Matematickej olympiády 2013/2014 Riešenia úloh česko-poľsko-slovenského stretnutia 1. Dokážte, že kladné re

Microsoft Word - Algoritmy a informatika-priesvitky02.doc

Zbierka úloh KMS 1. až 5. ročník ( ) Ondrej Budáč, Tomáš Jurík, Ján Mazák

Microsoft Word - 8.cvicenie.doc

O babirusách

Obsah 1 Úvod Predhovor Sylaby a literatúra Základné označenia

Obsah 1 Úvod Predhovor Sylaby a literatúra Základné označenia

Prenosový kanál a jeho kapacita

Paralelné algoritmy, cast c. 2

Snímka 1

Microsoft Word - FRI”U M 2005 forma B k¾úè.doc

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 2009/ ročník Matematickej olympiády Riešenia úloh IMO 1. Určte všetky funkcie f: R R také, že rovnosť f ( x y

2.5. Dotyčnica krivky, dotykový kužeľ. Nech f je krivka a nech P V (f) (t.j. m P (f) 1). Ak m P (f) = r a l je taká priamka, že I P (f, l) > r, potom

Aplikace matematiky- záverečná práca Juraj Bodík 28. septembra 2017 Definície Žena - objekt ohodnotený celým číslom. Každé dve ženy sa dajú porovnat a

2-UMA-115 Teória množín Martin Sleziak 21. októbra 2010

Teória pravdepodobnosti Zákony velkých císel

Microsoft Word - Transparencies03.doc

Operačná analýza 2

Zeszyty Naukowe PWSZ, Nowy Sącz 2013 Konštrukcie magických obdĺžnikov Marián Trenkler Faculty of Education, Catholic University in Ružomberok Hrabovsk

B5.indd

8 Cvičenie 1.1 Dokážte, že pre ľubovoľné body X, Y, Z platí X + Y Z = Z + Y X. 1.2 Dokážte, že pre ľubovoľné body A, B, D, E, F, G afinného priestoru

Učebné osnovy so vzdelávacím štandardom

Microsoft Word - 6 Výrazy a vzorce.doc

1 OBZORY MATEMATIKY, FYZIKY A INFORMATIKY 0/XXXX (00) Zadania úloh 67. ročníka Matematickej olympiády Úlohová komisia Matematickej olympiády Abstract:

Operačná analýza 2

1 Rekurencie este raz riesenia niektorych rekurencii z cvik. mame danu rekurenciu napr T (n) = at ( n b ) + k. idea postupu je postupne rozpisovat cle

Monday 25 th February, 2013, 11:54 Rozmerová analýza M. Gintner 1.1 Rozmerová analýza ako a prečo to funguje Skúsenost nás učí, že náš svet je poznate

Otázky k štátnej skúške z predmetu didaktika matematiky Prípravy študenta na štátnice - tvorba 14-tich rôznych príprav na vyučovaciu jednotku k temati

Poznámky k cvičeniu č. 2

4. Pravidlo ret azenia. Často sa stretávame so skupinami premenných, ktoré zložitým spôsobom závisia od iných skupín premenných. Pravidlo ret azenia p

BRKOS

Úlohy o veľkých číslach 6. Deliteľnosť In: Ivan Korec (author): Úlohy o veľkých číslach. (Slovak). Praha: Mladá fronta, pp Persistent UR

12Prednaska

Paralelné algoritmy, cast c. 3

Priebeh funkcie

Obsah 1 Úvod Predhovor Sylaby a literatúra Grupy a podgrupy 4 2

Neineárne programovanie zimný semester 2018/19 M. Trnovská, KAMŠ, FMFI UK 1

Informačné technológie

Učebné osnovy Vzdelávacia oblasť Názov predmetu Stupeň vzdelania Ročník Počet hodín Poznámka Matematika a práca s informáciami Matematika ISCED I Tret

Úvod do lineárnej algebry Monika Molnárová Prednášky 2006

(ıkolské kolo-PYT)

Snímka 1

Cvičenie 9 Riešené príklady 1. Príklad min f(x 1, x 2 ) = x x x 1 s.t. x 1 80 x 1 + x Pre riešenie úlohy vykonáme nasledujúce kroky

Prehľad matematiky I. ROZDELENIE ČÍSEL 1. Prirodzené N: 1, 2, 3, 4,... a. kladné: 8; 6,3; 5; Celé Z:..., 3, 2, 1, 0, 1, 2, 3... b. záporné: 3;

1.1 Základné princípy práce Turingovho stroja 1 1 Turingove stroje 1.1 Základné princípy práce Turingovho stroja Predstavme si kol ajnice pevný, na je

Základné stochastické procesy vo financiách

Metrické konštrukcie elipsy Soňa Kudličková, Alžbeta Mackovová Elipsu, ako regulárnu kužeľosečku, môžeme študovať synteticky (konštrukcie bodov elipsy

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 2009/ ročník Matematickej olympiády Riešenia úloh MEMO I-1. Nájdite všetky funkcie f: R R také, že pre všetky

Preco kocka stací? - o tom, ako sú rozdelené vlastné hodnoty laplasiánu v limite, ked sú velké

Microsoft Word - Zaver.pisomka_januar2010.doc

Matematický model činnosti sekvenčného obvodu 7 MATEMATICKÝ MODEL ČINNOSTI SEKVENČNÉHO OBVODU Konečný automat predstavuje matematický model sekvenčnéh

M59dkZ9ri10

SK MATEMATICKA OLYMPIADA 2010/ ročník MO Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z4 1. Doplň do prázdnych políčok čísla od 1 do 7 každé raz tak,

Ďalšie vlastnosti goniometrických funkcií

Snímka 1

ŠkVP_MAT

NÁVRH UČEBNÝCH OSNOV PRE 1

1. KOMPLEXNÉ ČÍSLA 1. Nájdite výsledok operácie v tvare x+yi, kde x, y R. a i (5 2i)(4 i) b. i(1 + i)(1 i)(1 + 2i)(1 2i) (1 7i) c. (2+3i) a+bi d

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 66. ročník Matematickej olympiády 2016/2017 Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z9 1. Vo všetkých deviatich políčkac

VZTAH STUDENTŮ VŠ K DISCIPLÍNÁM TEORETICKÉ INFORMATIKY

MO_pred1

1-INF-155 Algebra 2 Martin Sleziak 10. februára 2013

Klasická metóda CPM

Univerzita Komenského v Bratislave Fakulta Matematiky, Fyziky a Informatiky Niektoré metrické vlastnosti čiastočných náhodných booleovských funkcií Di

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 65. ročník Matematickej olympiády 2015/2016 Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z9 1. Objem vody v mestskom bazéne s

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 64. ročník Matematickej olympiády 2014/2015 Riešenia úloh domáceho kola kategórie Z8 1. Písmenkový logik je hra pre dv

Katalóg cieľových požiadaviek k maturitnej skúške

Čísla Nájdite všetky dvojice prirodzených čísiel, ktoré vyhovujú rovnici: 2 ( a+ b) ( a b) + 2b ( a+ 2b) 2b = 49 RIEŠENIE ( ) ( ) ( ) 2 a+ b a

Snímka 1

Pokrocilé programovanie XI - Diagonalizácia matíc

Microsoft Word - a2f6-4f69-ca8b-718e

ARMA modely čast 3: zmiešané modely (ARMA) Beáta Stehlíková Časové rady, FMFI UK ARMA modely časť 3: zmiešané modely(arma) p.1/30

Paralelné algoritmy, cast c. 3

1

UČEBNÉ OSNOVY

Stavba Lobačevského planimetrie Dodatok In: Ján Gatial (author); Milan Hejný (author): Stavba Lobačevského planimetrie. (Slovak). Praha: Mladá fronta,

9.1 MOMENTY ZOTRVACNOSTI \(KVADRATICKÉ MOMENTY\) A DEVIACNÝ MOMENT PRIEREZU

Viacnásobne použitelné oblasti spolahlivosti pre viacrozmernú kalibráciu

9. kapitola Maticová algebra II systém lineárnych rovníc, Frobeniova veta, Gaussova eliminačná metóda, determinanty 1. Systém lineárnych rovníc Systém

midterm2019

Republika Srbsko MINISTERSTVO OSVETY, VEDY A TECHNOLOGICKÉHO ROZVOJA ÚSTAV PRE HODNOTENIE KVALITY VZDELÁVANIA A VÝCHOVY VOJVODINSKÝ PEDAGOGICKÝ ÚSTAV

Oceňovanie amerických opcií p. 1/17 Oceňovanie amerických opcií Beáta Stehlíková Finančné deriváty, FMFI UK Bratislava

Microsoft Word - navrh-na-tvvp-matematika-pre-tretiakov-bs

1)

XXVI b 07 Navrh VZN granty spojene.pdf

SK MATEMATICKÁOLYMPIÁDA skmo.sk 68. ročník Matematickej olympiády 2018/2019 Riešenia úloh domáceho kola kategórie A 1. O postupnosti (a n ) n=1 vieme,

Acta Mathematica Nitriensia Vol. 2, No. 1, p ISSN Budúci učitelia elementaristi a ich vedomosti o zlomkoch Future Elementary School T

(Pom\371cka k p\370\355prav\354 v\375ukov\351 hodiny s podporou Classroom Managementu \(Matematika\))

Zoznamové farbenia grafov

Úloha 1. Petržlen má zlatú tehličku v tvare kvádra rozmeru Ked že považuje sám seba za kockáča, tak tehličku roztavil a odlial z nej tri rovnak

Prepis:

Metódy dokazovanie v matematike 1 Základné pojmy Matematika exaktná veda vybudovaná DEDUKTÍVNE ZÁKLADNÉ POJMY základy každej matematickej teórie sú intuitívne jasné a názorné napr. prirodzené čísla, zlomok, bod, priamka,... nedefinujeme ich, ale pomocou nich definujeme ostatné pojmy, ktoré sa v teórii vyskytujú AXIÓMY niekol ko elementárnych tvrdení o vlastnostiach základných pojmov uznávame ich za pravdivé, bez d alšej argumentácie Budovat teóriu odhal ovat nové pravdivé tvrdenia o vlastnostiach základných pojmov Postup budovania teórie Sformulujeme hypotézu (PH zatial nepoznáme) a snažíme sa hypotézu dokázat DÔKAZ TVRDENIA T postupnost logických úvah, ktoré ukazujú, že platnost tvrdenia T logicky vyplýva z platnosti prijatých axióm a z tvrdení, ktoré už boli skôr dokázané. tvrdenie, ktoré chceme do teórie začlenit, musí byt najskôr dokázané - DEDUKTÍVNOSŤ 1

STRATÉGIA DOKAZOVANIA a) pokúsit sa tvrdenie T dokázat priamo b) utvorit negáciu tvrdenia T a tú sa pokúsit doviest do sporu c) utvorit obmenu tvrdenia T a tento dokázat priamo alebo sporom d) dôkaz vykonat matematickou indukciou Ak dokazujeme tvrdenie T sporom, alebo ak dokazujeme jeho obmenu, takýto dôkaz nazývame NEPRIAMY. 2 Základné metódy dôkazov 2.1 Priamy dôkaz tvrdenia T Pozostáva z konečného počtu implikácií T 1 T 2 T n T, ktorého prvý člen je axióma, alebo už dokázané tvrdenie a každé d alšie tvrdenie je logickým dôsledkom predchádzajúcich, pričom posledným členom ret azca je dokazované tvrdenie T. 2.2 Nepriamy dôkaz tvrdenia T sporom Založený na zákone vylúčenia tretieho, podl a ktorého z dvojice výrokov T, T (negácia T ) musí byt práve jeden pravdivý. Ked teda dokážeme, že výrok T nie je pravdivý, vyplýva z toho pravdivost tvrdenia T. Pri dôkaze sporom postupujeme nasledovne: Predpokladáme platnost tvrdenia T a odvodzujeme z neho logické dôsledky tak dlho, až sa nám podarí odvodit tvrdenie U, o ktorom 2

vieme, že je nepravdivé (pretože jeho negácia U už bola skôr dokázaná). Vtedy hovoríme, že sme dospeli k sporu. T U, P (U) = 0. Keby sme v tej situácii pokladali T za pravdivé tvrdenie, boli by v našej teórii dokázatel né tvrdenia U aj U, a teda aj tvrdenie U U, ktoré je nepravdivé. Teória by preto bola sporná. To znamená, že predpoklad pravdivosti tvrdenia T je nesprávny, a teda T je nepravdivé tvrdenie, z čoho vyplýva, že T je tvrdenie pravdivé. Poznámka 1. Obe uvedené metódy možno použit aj v prípade, ked dokazované tvrdenie má tvar implikácie A B. 2.3 Priamy dôkaz implikácie A B Predpokladáme, že tvrdenie A platí. Nájdeme postupnost implikácií začínajúcu tvrdením A a končiacu tvrdením B, v ktorej každý člen je logickým dôsledkom predchádzajúcich tvrdení a axióm resp. skôr dokázaných tvrdení A T 1 T 2 T n B. Príklad 1. Dokážte, že pre každé dve reálne čísla a > 1, b > 1 platí: log a b + log b a 2. Dôkaz. Najskôr si urobíme rozbor. Pretože a > 1, b > 1, sú oba logaritmy kladné čísla z vlastností logaritmov vieme, že log a b = 1 log b a. Označme log a b = x. Potom stačí dokázat, že x + 1 x 2 pre každé kladné x. Postupnými úpravami dostaneme: x 2 + 1 2x x 2 2x + 1 0 (x 1) 2 0, 3

čo platí pre každé reálne x. Tým sme s rozborom hotoví a v opačnom smere môžeme vykonat priamy dôkaz (rozbor sám o sebe nie je dôkaz). Platí a postupne (log a b 1) 2 0 (log a b) 2 2 log a b + 1 0 (log a b) 2 + 1 2 log a b log a b + 1 log a b 2 log a b + log b a 2. Príklad 2. Dokážte, že funkcia f : y = 2x 2 je na intervale (, 0) rastúca. Dôkaz. Máme dokázat implikáciu x (, 0) : x 1 < x 2 2x 2 1 < 2x 2 2. Implikáciu dokážeme priamo. Nech platí x 1 < x 2 < 0 potom postupne x 1 > x 2 > 0 x 1 2 > x 2 2 x 2 1 > x 2 2 pretože x 2 0 2x 2 1 < 2x 2 2. 2.4 Nepriamy dôkaz implikácie A B sporom Predpokladáme platnost negácie dokazovanej implikácie, teda platnost tvrdenia (A B), ktoré je ekvivalentné s tvrdením A B (Dokážte!). Z toho tvrdenia postupne odvodzujeme dôsledky tak dlho, pokým dospejeme k sporu (A B) A B T 1 T 2 T n U, P (U) = 0. 4

Príklad 3. Dokážte, že prvočísel je nekonečne vel a. Dôkaz. Vykonáme ho sporom. Predpokladajme, že prvočísel je konečný počet. Označme ich p 1, p 2,..., p k, kde k N. Označme a = p 1 p 2... p k + 1. Číslo a N nie je prvočíslo, lebo je väčšie, ako každé z čísel p 1, p 2,..., p k. Číslo a nie je ani zložené číslo, pretože nie je delitel né žiadnym z prvočísel p 1, p 2,..., p k. Po delení čísla a l ubovol ným prvočíslom dostaneme zvyšok vždy 1. To znamená a = 1, čo je spor s vol bou čísla a. Číslo 1 je jediné prirodzené číslo, ktoré nie je ani zložené číslo, ani prvočíslo. Teda predpoklad o konečnom počte prvočísel je nepravdivý. Platí, že prvočísel je nekonečný počet. 2.5 Nepriamy dôkaz implikácie A B pomocou obmeny Zakladá sa na skutočnosti, že implikácia A B a jej obmena B A sú ekvivalentné. To znamená, že namiesto A B môžeme dokázat B A, ak je to výhodnejšie. B T 1 T 2 T n A. Príklad 4. Dokážte, že ak nemožno pravítkom a kružidlom zostrojit uhol s vel kost ou 1, nemožno zostrojit ani uhol s vel kost ou 19. Dôkaz. Tvrdenie dokážeme nepriamo. Namiesto implikácie A B dokážeme jej obmenu. B A, v našom prípade tvrdenie: Ak možno zostrojit uhol s vel kost ou 19, možno zostrojit aj uhol s vel kost ou 1. Predpokladajme teda, že vieme zostrojit uhol s vel kost ou 19. Potom vieme zostrojit aj uhol s vel kost ou 19.19 = 361, a teda ja uhol s vel kost ou 1. 2.6 Dôkaz pomocou matematickej indukcie Táto metóda sa vo svojej základnej podobe používa na dôkaz tvrdení tvaru: Pre každé prirodzené číslo n platí T (n). Dôkaz pozostáva z dvoch krokov: 5

1. Dokážeme platnost tvrdenia T (1), kde T (1) je tvrdenie, ktoré vznikne dosadením hodnoty n = 1 do výrokovej formuly T (n). Na dôkaz T (1) môžeme použit l ubovol nú z metód dokazovania. 2. Nazýva sa tiež indukčný krok. Dokážeme tvrdenie: n N : T (n) T (n + 1). Čiže, z platnosti tvrdenie T (n) vyplýva platnost tvrdenia T (n + 1). Tým je dokázaná platnost tvrdenia T (n) pre každé n N. Poznámka 2. Treba si uvedomit, že na základe 1. kroku tvrdenie T (n) platí pre n = 1, potom na základe 2. kroku platí pre n = 2, potom opät na základe 2. kroku pre n = 3 atd. pre každé prirodzené číslo n. Príklad 5. Dokážte, že pre každé prirodzené číslo n je číslo 11 n+1 + 12 2n 1 delitel né číslo 133. Dôkaz. Vykonáme ho matematickou indukciou. 1. krok: Tvrdenie dokážeme pre n = 1. Pre n = 1 tvrdenie platí. 11 1+1 + 12 2.1 1 = 121 + 12 = 133. 2. krok: Indukčný predpoklad je, že 11 n+1 + 12 2n 1 je delitel né číslo 133. Chceme dokázat, že tvrdenie platí aj pre n + 1, teda, že platí 11 (n+1)+1 + 12 2(n+1) 1 = 11 n+2 + 12 2n+1 je delitel né číslo 133. Upravíme 11 n+2 + 12 2n+1 = 11 1 11 n+1 + 12 2 12 2n 1 = 11.11 n+1 + 144.12 2n 1 = 11.11 n+1 + 11.12 2n 1 + 133.12 2n 1 = 11(11 n+1 + 12 2n 1 ) + 133.12 2n 1. Prvý člen je delitel ný číslom 133 podl a indukčného predpokladu, druhý člen je násobkom 133, teda celý výraz je delitel ný číslom 133. Tým sa dôkaz 2. kroku skončil. Záver: Tvrdenie platí pre n = 1 podl a 1. kroku. Potom podl a 2. kroku platí pre n = 2, opät podl a 2. kroku pre n = 3 atd. pre všetky prirodzené čísla n. 6