Matematiksel Tümevarım: Maddi Kavramlar, Örnek Sorular ve Tartışma

matematiksel tümevarım

Matematiksel tümevarım, doğru veya yanlış ifadeleri kanıtlamak için kullanılan tümdengelimli bir yöntemdir.

Lisede matematik indüksiyonu okumuş olmalısın. Bildiğimiz gibi, matematiksel tümevarım matematiksel mantığın bir uzantısıdır.

Uygulamasında, matematiksel mantık, yanlış veya doğru, eşdeğer veya olumsuz olan ifadeleri incelemek ve sonuç çıkarmak için kullanılır.

Temel konseptler

Matematiksel tümevarım, doğru veya yanlış ifadeleri kanıtlamak için kullanılan tümdengelimli bir yöntemdir.

Süreçte, genel olarak kabul edilen ifadelerin geçerliliğine dayalı olarak sonuçlar çıkarılır, böylece belirli ifadeler de doğru olabilir. Ek olarak, matematiksel tümevarımdaki bir değişken de doğal sayı kümesinin bir üyesi olarak kabul edilir.

Temel olarak, matematiksel tümevarımda bir formül veya ifadenin doğru veya tam tersi olup olmadığını kanıtlamak için üç adım vardır.

Bu adımlar şunlardır:

  • N = 1 için bir ifadenin veya formülün doğru olduğunu kanıtlayın.
  • N = k için bir ifadenin veya formülün doğru olduğunu varsayın.
  • N = k + 1 için bir ifadenin veya formülün doğru olduğunu kanıtlayın.

Yukarıdaki adımlardan, bir ifadenin n = k ve n = k + 1 için doğrulanabilir olması gerektiğini varsayabiliriz.

matematiksel tümevarım

Matematiksel Tümevarım Türleri

Matematiksel tümevarım yoluyla çözülebilecek çeşitli matematiksel problemler vardır. Bu nedenle matematiksel tümevarım, seri, bölme ve eşitsizlik olmak üzere üç türe ayrılabilir.

1. Seri

Bu tür serilerde genellikle matematiksel tümevarım problemi ardışık toplama şeklinde bulunur.

Yani seri probleminde gerçek ilk terimde, k teriminde ve th teriminde (k + 1) ispatlanmalıdır.

2. Bölüm

Bölme matematik indüksiyon türleri, aşağıdaki cümleleri kullanan çeşitli problemlerde bulunabilir:

  • a, b ile bölünebilir
  • b faktörü a
  • b, a'yı böler
  • a katları b

Bu dört özellik, ifadenin bölme tipi matematiksel tümevarım kullanılarak çözülebileceğini gösterir.

Hatırlanması gereken şey, eğer a sayısı b ile bölünebiliyorsa, a = bm, burada m bir tam sayıdır.

3. Eşitsizlik

Eşitsizliğin türü, ifadede bulunandan daha fazla veya daha az bir işaret ile belirtilir.

Matematiksel tümevarım eşitsizliklerinin çözümünde sıklıkla kullanılan özellikler vardır. Bu özellikler:

  • a> b> c ⇒ a> c veya a <b <c ⇒ a <c
  • a 0 ⇒ ac <bc veya a> b ve c> 0 ⇒ ac> bc
  • a <b ⇒ a + c <b + c veya a> b ⇒ a + c> b + c

Original text


Ayrıca şunu okuyun: Kare ile dikdörtgen arasındaki fark [TAM AÇIKLAMA]

Matematiksel Tümevarım Problemlerine Örnek

Aşağıdaki örnek bir problemdir, böylece matematiksel tümevarımı kullanarak bir formül ispatını nasıl çözeceğinizi daha iyi anlayabilirsiniz.

Kürek çekmek

örnek 1

Her n doğal sayı için 2 + 4 + 6 +… + 2n = n (n + 1) 'i ispatlayın.

Cevap:

P (n): 2 + 4 + 6 +… + 2n = n (n + 1)

Her n ∈ N için n = (n) 'nin doğru olduğu kanıtlanacaktır.

İlk Adım :

N = (1) 'in doğru olduğu gösterilecektir.

2 = 1 (1 + 1)

Öyleyse, P (1) doğru

İkinci Adım :

N = (k) 'nin doğru olduğunu varsayın, yani

2 + 4 + 6 +… + 2k = k (k + 1), k ∈ N

Üçüncü adım

N = (k + 1) 'in de doğru olduğu gösterilecektir, yani

2 + 4 + 6 +… + 2k + 2 (k + 1) = (k + 1) (k + 1 + 1)

Varsayımlardan:

2 + 4 + 6 +… + 2k = k (k + 1)

U k + 1 ile her iki tarafı da ekleyin :

2 + 4 + 6 +… + 2k + 2 (k + 1) = k (k + 1) + 2 (k + 1)

2 + 4 + 6 +… + 2k + 2 (k + 1) = (k + 1) (k + 2)

2 + 4 + 6 +… + 2k + 2 (k + 1) = (k + 1) (k + 1 + 1)

Yani n = (k + 1) doğrudur

Örnek 2

Denklemleri kanıtlamak için matematiksel tümevarımı kullanın

Sn = 1 + 3 + 5 +7 +… + (2n-1) = n2, tüm n ≥ 1 tam sayıları için .

Cevap:

İlk Adım :

N = (1) 'in doğru olduğu gösterilecektir.

S1 = 1 = 12

İkinci adım

N = (k) 'nin doğru olduğunu varsayalım, yani

1 + 3 + 5 +7 + ... + 2 (k) -1 = k2

1 + 3 + 5 +7 + ... + (2k-1) = k 2

Üçüncü adım

N = (k + 1) 'in doğru olduğunu kanıtlayın

1 + 3 + 5 +7 + ... + (2k-1) + [2 (k + 1) - 1] = (k + 1) 2

1 + 3 + 5 +7 + ... + (2k-1) = k2 olduğunu unutmayın

sonra

k2 + [2 (k + 1) - 1] = (k + 1) 2

k2 + 2k + 1 = (k + 1) 2

(k + 1) 2 = (k + 1) 2

sonra yukarıdaki denklem kanıtlanır

Örnek 3

1 + 3 + 5 +… + (2n - 1) = n2'nin her n doğal sayı için doğru olduğunu kanıtlayın

Cevap:

İlk Adım :

N = (1) 'in doğru olduğu gösterilecektir.

1 = 12

Öyleyse, P (1) doğru

İkinci Adım :

N = (k) 'nin doğru olduğunu varsayın, yani

1 + 3 + 5 +… + (2k - 1) = k2, k ∈ N.

Üçüncü adım :

N = (k + 1) 'in de doğru olduğu gösterilecektir, yani

1 + 3 + 5 +… + (2k - 1) + (2 (k + 1) - 1) = (k + 1) 2

Varsayımlardan:

1 + 3 + 5 + ... + (2k - 1) = k2

U k + 1 ile her iki tarafı da ekleyin :

1 + 3 + 5 + ... + (2k - 1) + (2 (k + 1) - 1) = k2 + (2 (k + 1) - 1)

1 + 3 + 5 + ... + (2k - 1) + (2 (k + 1) - 1) = k2 + 2k +1

1 + 3 + 5 + ... + (2k - 1) + (2 (k + 1) - 1) = (k + 1) 2

Yani n = (k + 1) de doğrudur

Bölünme

Örnek 4

N3 + 2n'nin her n doğal sayı için 3'e bölünebileceğini kanıtlayın

Cevap:

İlk Adım :

N = (1) 'in doğru olduğu gösterilecektir.

13 + 2.1 = 3 = 3.1

Yani n = (1) doğru

Ayrıca şunu okuyun: Komünist İdeolojinin Anlayışı ve Özellikleri + Örnekler

İkinci Adım :

N = (k) 'nin doğru olduğunu varsayın, yani

k3 + 2k = 3m, k ∈ NN

Üçüncü adım:

N = (k + 1) 'in de doğru olduğu gösterilecektir, yani

(k + 1) 3 + 2 (k + 1) = 3p, p ∈ ZZ

(k + 1) 3 + 2 (k + 1) = (k3 + 3k2 + 3k + 1) + (2k + 2)

(k + 1) 3 + 2 (k + 1) = (k3 + 2k) + (3k2 + 3k + 3)

(k + 1) 3 + 2 (k + 1) = 3m + 3 (k2 + k + 1)

(k + 1) 3 + 2 (k + 1) = 3 (m + k2 + k + 1)

M bir tam sayı ve k doğal bir sayı olduğundan, (m + k2 + k + 1) bir tamsayıdır.

P = (m + k2 + k + 1) varsayalım, sonra

(k + 1) 3 + 2 (k + 1) = 3p, burada p ∈ ZZ

Yani n = (k + 1) doğrudur

Eşitsizlik

Örnek 5

Her doğal sayı için n ≥ 2'nin geçerli olduğunu kanıtlayın

3n> 1 + 2n

Cevap:

İlk Adım :

N = (2) 'nin doğru olduğu gösterilecektir

32 = 9> 1 + 2,2 = 5

Öyleyse, P (1) doğru

İkinci Adım :

N = (k) 'nin doğru olduğunu varsayın, yani

3k> 1 + 2k, k ≥ 2

Üçüncü adım:

N = (k + 1) 'in de doğru olduğu gösterilecektir, yani

3k + 1> 1 + 2 (k + 1)

3k + 1 = 3 (3k)

3k + 1> 3 (1 + 2k) (çünkü 3k> 1 + 2k)

3k + 1 = 3 + 6k

3k + 1> 3 + 2k (çünkü 6k> 2k)

3k + 1 = 1 + 2k + 2

3k + 1 = 1 + 2 (k + 1)

Yani n = (k + 1) de doğrudur

Örnek 6

Her doğal sayı için n ≥ 4'ün geçerli olduğunu kanıtlayın

(n + 1)! > 3n

Cevap:

İlk Adım :

N = (4) 'ün doğru olduğu gösterilecektir.

(4 + 1)! > 34

sol taraf: 5! = 5.4.3.2.1 = 120

sağ taraf: 34 = 81

Yani, n = (4) doğrudur

İkinci Adım :

N = (k) 'nin doğru olduğunu varsayın, yani

(k + 1)! > 3k, k ≥ 4

Üçüncü adım:

N = (k + 1) 'in de doğru olduğu gösterilecektir, yani

(k + 1 + 1)! > 3k + 1

(k + 1 + 1)! = (k + 2)!

(k + 1 + 1)! = (k + 2) (k + 1)!

(k + 1 + 1)! > (k + 2) (3k) (çünkü (k + 1)!> 3k)

(k + 1 + 1)! > 3 (3k) (çünkü k + 2> 3)

(k + 1 + 1)! = 3k + 1

Yani n = (k + 1) de doğrudur