Slides til 1.6 og 1.7. Andreas Leopold Knutsen

Like dokumenter
Den første implikasjonen er bevist i oppgave 1.30c. Den andre vises kontrapositivt slik:

Karakteriseringen av like mengder. Mengder definert ved en egenskap.

Slides til 1.5. Andreas Leopold Knutsen

MAT1030 Diskret matematikk

Oppgave 4.4 Skriv ned setninger som svarer til den konverse og den kontrapositive av følgende utsagn.

MAT1030 Plenumsregning 5

Innføring i bevisteknikk

Matematikk for IT, høsten 2015

MAT1030 Forelesning 8

Kapittel 4: Mer predikatlogikk

Fagdag 4 - R

Kvantorer. MAT1030 Diskret matematikk. Kvantorer. Kvantorer. Eksempel. Eksempel (Fortsatt) Forelesning 8: Predikatlogikk, bevisføring

MAT1030 Diskret matematikk

Kapittel 4: Mer predikatlogikk

Hint til oppgavene. Uke 34. Uke 35. Fullstendige løsningsforslag finnes på emnesidene for 2017.

Analysedrypp I: Bevis, mengder og funksjoner

Oppgaveark Uke 37 (07/09-11/09) MAT111 - H09

Analysedrypp I: Bevis, mengder og funksjoner

Vi startet forelesningen med litt repetisjon fra forrige uke: Det omvendte, kontrapositive og inverse utsagnet. La p og q være to utsagn, og p -> q

TMA 4140 Diskret Matematikk, 2. forelesning

Hva man må kunne i kapittel 2 - Algebra

Matematikk for IT, høsten 2017

Forelesning 1 mandag den 18. august

Emne 13 Utsagnslogikk

Fra skolematematikken husker vi at kvadratroten til et tall a er det ositive tallet som har kvadrat lik a. Men det betyr at x2 = n x for x 0 x for x <

Ekvivalente utsagn. Eksempler: Tautologi : p V p Selvmotsigelse: p Λ p

Forelesning 14 torsdag den 2. oktober

INF4170 { Logikk. Forelesning 1: Utsagnslogikk. Arild Waaler. 20. august Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Løsningsforslag til prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

Prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2018

Slides til 4.1 og 4.2: Eksempler på feil i induksjonsbevis. Andreas Leopold Knutsen

Kalles p for premissen og q for konklusjonen. Utsagnet kan uttrykkes på mange forskjellige måter:

MA1301 Tallteori Høsten 2014 Løsninger til Eksamen

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Løsningsforslag til oblig 1 i DM 2018

MA1301 Tallteori Høsten 2014

Forelesning 10 torsdag den 18. september

MA1301 Uke 1: In(tro)duksjon

Forelesning januar 2006 Induktive denisjoner og utsagnslogikk

Et utsagn (eng: proposition) er en erklærende setning som enten er sann eller usann. Vi kaller det gjerne en påstand.

Forelesning 19 torsdag den 23. oktober

Oppgaver. Innhold. Algebra R1

Repetisjonsforelesning - INF1080

INF1800 Forelesning 20

Oppfriskningskurs i matematikk Dag 3

Notasjon i rettingen:

Løsningsforslag for 1. obligatoriske oppgave høsten 2014

Litt om Logikk, Denisjoner og Teoremer. Mengder og Egenskaper ved de Reelle Tall. Bevisføring i Teori og Praksis

INF1800 LOGIKK OG BEREGNBARHET

Mer om førsteordens logikk

Repetisjon: høydepunkter fra første del av MA1301-tallteori.

Vi var midt i et eksempel, som vi tar opp igjen her, da tiden var ute.

Underveiseksamen i MAT-INF 1100, 17. oktober 2003 Tid: Oppgave- og svarark

Sammensatte utsagn, sannhetsverditabeller. MAT1030 Diskret matematikk. Sammensatte utsagn, sannhetsverditabeller

Løsningsforslag oblig. innlevering 1

INF1080 Logiske metoder for informatikk. 1 Små oppgaver [70 poeng] 1.1 Grunnleggende mengdelære [3 poeng] 1.2 Utsagnslogikk [3 poeng]

INF1080 Logiske metoder for informatikk. 1 Små oppgaver [70 poeng] 1.1 Grunnleggende mengdelære [3 poeng] 1.2 Utsagnslogikk [3 poeng]

Chapter 1 - Discrete Mathematics and Its Applications

TMA 4140 Diskret Matematikk, 3. forelesning

MA2401 Geometri Vår 2018

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforlag til eksamen i Diskret matematikk. 29. november 2017

UNIVERSITETET I OSLO

6 Kryptografi Totienten Eulers teorem Et eksempel på et bevis hvor Eulers teorem benyttes RSA-algoritmen...

MA2401 Geometri Vår 2018

Litt om Logikk, Denisjoner og Teoremer. Mengder og Egenskaper ved de Reelle Tall. Bevisføring i Teori og Praksis

UNIVERSITETET I OSLO. Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

INDUKSJONSPRINSIPPET MAT111 - H16

Dagens plan. INF3170 Logikk. Introduksjon. Forelesning 7: Førsteordens logikk sekventkalkyle og sunnhet. Christian Mahesh Hansen. 5.

Et utsagn (eng: proposition) er en erklærende setning som enten er sann eller usann. Vi kaller det gjerne en påstand.

INF3170 Logikk. Forelesning 8: Mer sekventkalkyle og sunnhet. Roger Antonsen. 6. april Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MNF130 VÅREN 2010 OPPGAVE 1

Fortsettelse. INF3170 Logikk. Eksempel 1. Forelesning 8: Mer sekventkalkyle og sunnhet. Roger Antonsen

Eksamensoppgave i MA1201 Lineær algebra og geometri

Det utsagnslogiske spraket: konnektiver og formler. Semantikk: Denisjon av sannhet og gyldighet

MAT1030 Diskret Matematikk

Sekventkalkyle for utsagnslogikk

Notater fra forelesning i MAT1100 mandag

Bevisformer. Kapittel Direkte bevis

EKSAMEN. Oppgavesettet består av 16 oppgaver. Ved sensur vil alle oppgaver telle like mye med unntak av oppgave 6 som teller som to oppgaver.

Finne løsninger på ligninger numerisk: Newton-Raphson metoden og Fikspunktiterasjon MAT111, høsten 2017

MA1201, , Kandidatnummer:... Side 1 av 5. x =.

TALL. 1 De naturlige tallene. H. Fausk

Notasjon i rettingen:

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 6 torsdag den 4. september

Notat 1 for MAT1140 høsten 2017

MA2401 Geometri Vår 2018

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2016

Forelesning 9 mandag den 15. september

Forelesning 2: Induktive definisjoner, utsagnslogikk og sekventkalkyle Christian Mahesh Hansen januar 2007

INF3170 Forelesning 11

Forelesning 7 mandag den 8. september

Intuisjonistisk logikk

INF3170 Logikk. Forelesning 11: Intuisjonistisk logikk. Roger Antonsen. 27. april Institutt for informatikk, Universitetet i Oslo

Dagens plan. INF3170 Logikk. Induktive definisjoner. Eksempel. Definisjon (Induktiv definisjon) Eksempel

Lineære ligningssystemer og gausseliminasjon

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 1: Introduksjon. Utsagnslogikk og sekventkalkyle Arild Waaler januar 2008

Transkript:

Slides til 1.6 og 1.7 Andreas Leopold Knutsen January 17, 2010

Begreper Matematiske resultater/utsagn som er sanne kalles gjerne: Teorem = viktig utsagn Proposisjon/Sats/Setning = litt mindre viktig utsagn Lemma = Hjelpesetning Korollar = Følgesetning (direkte fra et av ovenstående) Andre begreper: Formodning (Conjecture) = noe vi hevder og tror er sant uten at vi (be)viser det. Aksiomer/Postulater = utsagn vi aksepterer uten bevis som grunnlag for teorien (Eks: Aksiomer for reelle tall i App. 1; Euklids postulater for geometri) Bevis = gyldig argument som viser at teorem/prop./lemma er sann Bevis involvererer: aksiomer, denisjoner, teoremer/resultater som allerede er bevist, antagelser/premisser i teoremet, logiske slutninger, konklusjon.

Ofte univ. instansiering uten å si det Dersom n er et naturlig tall, er n 2 n betyr For alle naturlige tall x er x 2 x" dvs. ( ) (x N) x 2 x NB: I beviset kan vi bare bruke at n N. Riktig bevis: La n være et vilkårlig naturlig tall. Da er n 1, slik at n 2 n 1 = n. QED Galt bevis: La n være et vilkårlig naturlig tall, for eksempel 4. Da er n 2 = 4 2 = 16 4 = n. QED

Direkte bevis (s. 76) Viser p q ved å anta p er sann og utlede/slutte q. (Eventuelt viser x(p(x) Q(x)) ved univ. inst.) Eksempel: Oppgave 10 i 1.6: Produktet av to rasjonale tall er rasjonalt (a, b Q) (ab Q) Bevis: Anta a, b Q. Betyr: Da: der a = a 1 a 2, b = b 1 b 2, a 1, a 2, b 1, b 2 Z, a 2, b 2 0. a b = a 1 a 2 b1 b 2 = a 1 b 1 a 2 b 2 (a 1 b 1 ), (a 2 b 2 ) Z, (a 2 b 2 ) 0, hvilket betyr at a b Q. QED

Bevis ved kontraposisjon (indirekte) (s. 77) Viser p q ved å vise q p (kontrapositiv), ved å anta q er sann og utlede/slutte p. Eksempel: Oppgave 16 i 1.6: Hvis m, n Z slik at mn er partall, da er m eller n partall P(x) x partall Vil vise: P(mn) ( P(m) P(n) ) Kontrapositiv: P(m) P(n) P(mn). ( ) De Morgan: P(m) P(n) P(m) P(n) P(m) P(n) m og n er oddetall P(mn) mn oddetall Bevis: Anta m og n odde. Da: m = 2k + 1 og n = 2l + 1, for bestemte k, l Z. Da: mn = (2k+1)(2l+1) = 4kl+2k+2l+1 = 2(2kl+k+l)+1, som betyr mn odde. QED Korollar x 2 partall medfører x partall.

Bevis ved motsigelse (indirekte) (s. 80) Mål: vil vise p sann. Utleder kontradiksjon fra p, slik at p må være usann. Formelt: nner en ny prop. r og viser at p (r r) Klassisk (Eks. 10 i 1.6): 2 er irrasjonalt Bevis: Anta 2 rasjonalt. Da kan vi skrive: 2 = a b med a, b Z uten felles faktorer Medfører at: 2 2 = 2 = a2 b 2, dvs. 2b2 = a 2. Da: a 2 partall, som medfører a partall (korollaret), dvs. a = 2c, for en c Z. Da: b 2 = a2 2 = 4c2 2 = 2c 2, slik at b partall. Har da vist: Selvmotsigelse. QED a, b har felles faktor

Hva var hva? p 2 irrasjonalt. p 2 rasjonalt." r "a, b har ikke felles faktorer r "a, b har felles faktorer Viste p (r r)

Litt mer om bevis ved kontradiksjon Bevis ved kontraposisjon kan tolkes som bevis ved motsigelse: Antar: (p q) ( p q) p q. Utleder p fra q. Får da p p, selvmotsigelse. Ditto: direkte bevis kan tolkes som bevis ved motsigelse: Antar som over p q. Utleder q fra p. Får da q q, selvmotsigelse.

Eksempel: kontradiksjon + case by case Oppg. 25 i 1.6: Det nnes ikke noe rasjonalt tall r slik at r 3 + r + 1 = 0. Bevis: Anta det nnes et slikt rasjonalt tall. Da: r = a b, a, b Z med a og b uten felles faktorer og ( a ) 3 a + + 1 = 0 b b Fire tilfeller: ( ) a 3 + ab 2 + b 3 = 0 a og b begge partall: skjer ikke, siden ikke felles faktorer. a par, b odde. V.S: par+ par + odde = odde. a odde, b odde. V.S: odde + odde + odde = odde. a odde, b par. V.S: odde + par + par = odde. Venstre siden i ligningen (*) er alltid odde og samtidig lik 0. Selvmotsigelse. QED Case by case bygger på tautologien ( p 1 p n q ) ( ) (p 1 q) (p n q)

Eksempel WLOG= without loss of generality (s. 89) Teorem Dersom x og y er relle tall med motsatt fortegn, er xy < 0. Bevis: To hovedtilfeller: x < 0 og y > 0. x > 0 og y < 0. Kan anta WLOG at x < 0 og y > 0. Da: x = x og y = y, slik at: xy = x y = ( x y ) < 0, siden x > 0 og y > 0. QED

Ekvivalensbevis (s. 82) p q vises ved å vise p q og q p. Bygger på tautologien ( p q ) [ ] (p q) (q p) Ofte: Viser at p 1, p 2 og p 3 er ekvivalente ved å vise p 1 p 2, p 2 p 3 og p 3 p 1. Bygger på tautologien (p 1 p 2 p 3 ) [ ] (p 1 p 2 ) (p 2 p 3 ) (p 3 p 1 ) Se Eksempel 13 i 1.6. NB: De forskjellige -bevisene kan være av ere forskjellige typer.

Eksistensbevis (s. 91) Vis at det eksisterer..?.. slik at..?.. Finn a slik at P(a) er sann Konstruktivt bevis: Vi nner a eksplisitt. Ikke-konstruktivt bevis: Se eksempel under. Klassisk (Eks. 11 i 1.7): Det nnes irrasjonale tall x, y slik at x y er rasjonalt. Bevis: Vi vet at 2 er irrasjonalt. To muligheter: 2 2 rasjonalt. FERDIG. 2 2 irrasjonalt. Da er QED ( ) 2 2 2 2 2 = 2 = 2 2 = 2, som er rasjonalt. FERDIG.

Backward reasoning (s. 94) Eksempel 14 i 1.7: Dersom x og y er to forskjellige positive relle tall, da er. x + y 2 > xy Bevis: Utleder ekvivalensene x + y 2 (x + y)2 4 > xy > xy (x + y) 2 > 4xy x 2 + 2xy + y 2 > 4xy x 2 2xy + y 2 > 0 (x y) 2 > 0 Siste ligning sann gir at første ligning sann. (Skriver beviset i motsatt retning) QED.

Typiske feil i bevis matematiske/regnetekniske (Eks.: deler på noe som kan være null, eks. 15 i 1.6) Logiske feil (ugyldig argument), surr med pilretningen. glemmer et tilfelle i case by case roter med WLOG.