Indukcja matematyczna - Polski Serwis Naukowy

W matematyce, termin indukcja matematyczna używany jest na określenie szczególnej metody dowodzenia twierdzeń (w najbardziej typowych przypadkach o liczbach naturalnych), ale także jest on używany na oznaczenie konstrukcji pewnych obiektów.

Wbrew nazwie, argumenty oparte na indukcji matematycznej nie są rozumowaniami indukcyjnymi, lecz dedukcyjnymi. Najstarszy znany dowód indukcyjny był podany przez Francesco Maurolico w pracy Arithmeticorum libri fuo w 1575. Maurolico udowodnił przez indukcję, że suma pierwszych n nieparzystych liczb naturalnych wynosi $n^2$ .

Intuicje

Efekt domina

Zarówno definicje indukcyjne jak i twierdzenie o indukcji matematycznej można porównać do rozumowań krok po kroku, gdzie kroki są ponumerowane liczbami naturalnymi. Sedno dowodów indukcyjnych leży w uzasadnieniu, że w pierwszym kroku dane stwierdzenie jest prawdziwe, oraz że dla każdego $n\in {\mathbb N}$ z prawdziwości twierdzenia dla kroku n wynika prawdziwość twierdzenia dla kroku n+1.

Ciąg – w matematyce pojęcie oddające intuicję ponumerowania, czy też uporządkowania elementów zbioru. W zależności od rodzaju elementów zbioru stosuje się różne nazwy: w przypadku liczb mówi się o ciągach liczbowych, bądź bardziej precyzyjnie, np. w przypadku zbioru liczb całkowitych, rzeczywistych czy zespolonych, ciąg nazywa się wtedy odpowiednio ciągiem całkowitoliczbowym, rzeczywistym i zespolonym. Jeśli elementami zbioru są funkcje, to ciąg nazywa się ciągiem funkcyjnym. Ciąg powstały poprzez wybranie elementów innego ciągu nazywa się podciągiem.
Liczby naturalne – liczby służące podawaniu liczności (trzy osoby, zob. liczebnik główny/kardynalny) i ustalania kolejności (trzecia osoba, zob. liczebnik porządkowy), poddane w matematyce dalszym uogólnieniom (odpowiednio: liczby kardynalne, liczby porządkowe). Badaniem własności liczb naturalnych zajmują się arytmetyka i teoria liczb.

Często używaną ilustracją dla tego typu argumentacji jest efekt domina. Wyobraźmy sobie że ustawiliśmy szereg kamieni używanych do gry w domino tak, że stoją one jeden za drugim na krótszym boku. Musimy się upewnić, że popchnięcie jednego kamienia spowoduje jego przewrócenie, oraz zakładamy że dowolna ilość kamieni ustawiona jeden za drugim przewróci się po popchnięciu pierwszego z nich. Możemy teraz udowodnić dowodząc krok indukcyjny, że szereg powiększony o jedną kostkę dostawioną na końcu także się przewróci.

Logika matematyczna – dział matematyki, który wyodrębnił się jako samodzielna dziedzina na przełomie XIX i XX wieku, wraz z dążeniem do dogłębnego zbadania podstaw matematyki. Koncentruje się ona na analizowaniu zasad rozumowania oraz pojęć z nim związanych z wykorzystaniem sformalizowanych oraz uściślonych metod i narzędzi matematyki.
Aksjomaty i konstrukcje liczb – metody ścisłego definiowania liczb używane w matematyce. Aksjomaty liczb to warunki, jakie muszą spełniać pewne obiekty oraz działania na nich, aby mogły być uznane za liczby danego rodzaju (np. liczby naturalne, liczby wymierne itp.). Konstrukcje liczb są algebrami, tak utworzonymi, aby spełniały właściwe danym liczbom aksjomaty.

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

Czy wiesz że...? beta

Matematyka dyskretna - zbiorcza nazwa wszystkich działów matematyki, które zajmują się badaniem struktur nieciągłych, to znaczy zawierających zbiory co najwyżej przeliczalne (czyli właśnie dyskretne).

Domino – gra, w której używa się płytek nazywanych kamieniami. Każda płytka podzielona jest na dwa kwadratowe pola z zaznaczonymi oczkami (identycznie jak na kostce do gry). Najpopularniejsza wersja składa się z 28 kamieni: wszystkie kombinacje liczb od 0 (tzw. „mydło”) do 6. Znajduje się na nich po osiem pól: pustych, z jednym oczkiem, z dwoma, trzema, czterema, pięcioma i sześcioma — razem 168 oczek. Wyrabiane są też komplety o innej liczbie oczek, najczęściej 9, 12, 15 lub 18. Kamienie, na których obu polach ilość oczek jest taka sama, to „dublety”.

Zbiór (niegdyś mnogość, wielość) – jedno z fundamentalnych pojęć współczesnej matematyki, w teorii mnogości (teorii zbiorów) przyjmowane jako pojęcie pierwotne. Intuicyjnie: kolekcja, zestaw niepowtarzających się obiektów bez wyróżnionej kolejności nazywanych elementami.

Rachunek predykatów pierwszego rzędu – (ang. first order predicate calculus) to system logiczny, w którym zmienna, na której oparty jest kwantyfikator, może być elementem pewnej wybranej dziedziny (zbioru), nie może natomiast być zbiorem takich elementów. Tak więc nie mogą występować kwantyfikatory typu "dla każdej funkcji z X na Y ..." (gdyż funkcja jest podzbiorem X × Y), "istnieje własność p, taka że ..." czy "dla każdego podzbioru X zbioru Z ...". Rachunek ten nazywa się też krótko rachunkiem kwantyfikatorów, ale często używa się też nazwy logika pierwszego rzędu (szczególnie wśród matematyków zajmujących się logiką matematyczną).

Dedukcja to rodzaj rozumowania logicznego, mającego na celu dojście do określonego wniosku na podstawie założonego wcześniej zbioru przesłanek. Rozumowanie dedukcyjne w odróżnieniu od rozumowania indukcyjnego jest w całości zawarte wewnątrz swoich założeń, to znaczy nie wymaga tworzenia nowych twierdzeń czy pojęć, lecz jest tylko prostym wyciąganiem wniosków. Jeśli jest przeprowadzone poprawnie, zaś zbiór przesłanek nie zawiera zdań fałszywych, to wnioski wyciągnięte w wyniku rozumowania dedukcyjnego są nieodparcie prawdziwe i nie można ich zasadnie zakwestionować.

Indukcja (łac. inductio - wprowadzenie) - typ rozumowania redukcyjnego określany jako wnioskowanie "od szczegółu do ogółu", tj. wnioskowanie z prawdziwości racji (wniosków w szerokim znaczeniu tego słowa) o prawdziwości następstw (przesłanek w szerokim znaczeniu tego słowa), przy czym bardziej złożone niż prosta indukcja enumeracyjna niezupełna typy indukcji przy pewnych interpretacjach stanowią rozumowania dedukcyjne. W odróżnieniu od rozumowania dedukcyjnego indukcja enumeracyjna niezupełna stanowi rozumowanie zawodne, tj. takie, w którym prawdziwość przesłanek nie gwarantuje pewności wniosku. Głównymi postaciami indukcji są indukcja enumeracyjna niezupełna, indukcja enumeracyjna zupełna, indukcja eliminacyjna i indukcja statystyczna - indukcja matematyczna jest natomiast uznawana za specyficzne rozumowanie dedukcyjne.

Pojęcie efekt domina jest metaforą używaną dla określenia sytuacji, w której jedno drobne zdarzenie uruchamia szereg następujących po sobie, wynikających jedno z drugiego zdarzeń. Sformułowania tego używa się zazwyczaj w odniesieniu do procesów gwałtownych, destrukcyjnych, niemożliwych do opanowania, po tym, gdy już zostaną zainicjowane.