[wiskunde] bewijs (inductie)

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Gebruikersavatar
Berichten: 577

[wiskunde] bewijs (inductie)

Hallo,

ik snap een bepaalde stap niet die ze in het boek doen:

Let
\(x_{1}=1\)
and
\(x_{2}\)
, for
\(n\geq 2\)
, let
\(x_{n+1} = x_{n} + 2x_{n-1}\)
. Prove that
\(x_{n}\)
is divisible by 3 if and only if n is divisible by 3.

This is one of the examples we promised in Section 3.1, where the key to the proof is a clever choice of S. Before proceeding, you might try some logical choices of S and see if proofs can be constructed using these choices.

Let
\(S = \{ n \in \mathbb{N} : x_{n+6} - x_{n} \mbox{is divisible by } 3 \}\)
Since
\(x_{7} - x_{1} = 43 - 1\)
and
\(x_{8} - x_{2} = 85 - 1 \)
, then 1,2
\(\in\)
S. Let
\(n \geq 2\)
and assume that
\({1,2,...,n}\subseteq S\)
. Then
\(x_{n+1+6} - x_{n+1} = x_{n+7} - x_{n+1}\)
\(x_{n+1+6} - x_{n+1} = x_{n+6} + 2x_{n+5} - x_{n} -2x_{n-1}\)
\(x_{n+1+6} - x_{n+1} = x_{n+6} - x_{n} + 2(x_{k+6} - x_{k})\)
where
\(k=n=-1\)
. Since both k and n belong to S, both
\(2(x_{k+6} - x_{k})\)
and
\(x_{n+6}-x_{n}\)
are divisible by 3, and so
\(n+1 \in S\)
. By the Second Principle Mathematical,
\(S=\mathbb{N}\)
, and it follows from this equality that
\(x_{n}\)
is divisible by 3 if and only if n is divisible by 3.

(Mogelijk zijn er tikfouten, mijn excuses daarvoor alvast)

Mijn vraag is, hoe komen ze van
\(x_{n+1} = x_{n} + 2x_{n-1}\)
naar
\( x_{n+1+6}-x_{n+1}\)
ik zie deze "overgang" namelijk niet echt. (het komt voor mij zomaar uit de lucht vallen).

Bedankt voor uw uitleg alvast.
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] bewijs (inductie)

ntstudent schreef:where
\(k=n=-1\)
.

Bedankt voor uw uitleg alvast.
Moet dat niet zijn "where
\(k=n-1\)
"?

Maar wat begrijp je precies niet? Weet je hoe de second principle of induction werkt?

Er is aangetoond dat
\(1\in S\)
. Nu moet nog de volgende implicatie aangetoond worden:

áls voor alle
\(n\in\nn\)
geldt dat
\(\{1,2,...,n\}\subseteq S\)
, dán
\(n+1\in S\)
Indien dit gedaan is, geldt
\(S=\nn\)
, oftewel geldt de uitspraak voor alle natuurlijke getallen.

Wat ze dus doen, is eerst aannemen dat
\(\{1,2,...,n\}\subseteq S\)
, d.w.z. de aanname is dat
\(x_{l+6} - x_{l}\)
deelbaar is door 3 voor alle l tussen 0 en n. Met deze aanname (de 'inductiehyptohese'), moet aangetoond worden dat
\(x_{(n+1)+6} - x_{(n+1)}\)
deelbaar is door 3. Begrijp je dat wanneer dit is aangetoond, dat het bewijs dan voltooid is?
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: [wiskunde] bewijs (inductie)

Sorry tikfout:
\(k=n-1\)
en ik begrijp dat wel, alleen ik snap niet hoe ze aan:
\(x_{n+1+6}-x_{n+1}\)
komen...
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] bewijs (inductie)

Nogmaals, wát begrijp je daar niet aan? Zoals ik al zei:
Met deze aanname (de 'inductiehyptohese'), moet aangetoond worden dat
\(x_{(n+1)+6} - x_{(n+1)}\)
deelbaar is door 3.
Begrijp je dat dit moet worden aangetoond?

Je ziet natuurlijk dat
\(x_{n+1+6} - x_{n+1} = x_{n+7} - x_{n+1}\)
geldt, immers n+1+6=n+7.

Vervolgens gebruik je de algemene recursierelatie
voor n>=2:
\(x_{n+1} = x_{n} + 2x_{n-1}\)
Oftewel
\(x_{n+7}=x_{n+6} + 2x_{n+5}\)
en
\(x_{n+1}=x_{n}+2x_{n-1}\)


Samen levert dat
\(x_{n+7} - x_{n+1}=x_{n+6} + 2x_{n+5} - x_{n} -2x_{n-1}\)
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: [wiskunde] bewijs (inductie)

Hoe komen ze aan die 6?
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] bewijs (inductie)

Alsjeblieft ntstudent, voor de derde keer: geef nu eens duidelijk wát je bedoelt? Ik zit hele berichten te typen maar blijk telkens je vraag niet goed te begrijpen. Ik wil je graag helpen, maar dat gaat sneller en effectiever als je duidelijk bent.

Wélke 6? De 6 in
\(S = \{ n \in \mathbb{N} : x_{n+6} - x_{n} \mbox{is divisible by } 3 \}\)
of de 6 in
Then
\(x_{n+1+6} - x_{n+1} = x_{n+7} - x_{n+1}\)
of de 6 in
Oftewel x_{n+7}=x_{n+6} + 2x_{n+5}
?
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: [wiskunde] bewijs (inductie)

Oh sorry, maar ikb edoelde die 6 in die set. Ik leg u even mijn probleem duidelijker uit. Ze zeggen dat "you might try some logical choices of S", maar waarom kiezen ze voor een 6? (De eerste dus)
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Gebruikersavatar
Berichten: 7.556

Re: [wiskunde] bewijs (inductie)

Maar dat is een heel andere vraag dan in je openingspost:
Mijn vraag is, hoe komen ze van
\(x_{n+1} = x_{n} + 2x_{n-1}\)
naar
\( x_{n+1+6}-x_{n+1}\)
ik zie deze "overgang" namelijk niet echt. (het komt voor mij zomaar uit de lucht vallen).
Volgens mij is hier niet echt een beter antwoord op te geven dan dat het, zoals gezegd, een 'clever choice' is.

Maar: stel je kiest
\(S = \{ n \in \mathbb{N} : x_{n+5} - x_{n} \mbox{is divisible by } 3 \}\)
en weet te bewijzen dat S=N (oftewel voor alle natuurlijk getallen n is
\(x_{n+5} - x_{n}\)
deelbaar door 3), dan kun je daaruit niet het gevraagde concluderen; dus deze keuze werkt niet. Misschien zijn er meerdere keuzen voor S die werken, dat kan ik je niet vertellen.
Never express yourself more clearly than you think.

- Niels Bohr -

Gebruikersavatar
Berichten: 577

Re: [wiskunde] bewijs (inductie)

Okay, ik heb alleen moeite om te zien hoe ik aan zo'n "clever choice" moet komen.
To invent something you need to see what everyone sees, do what everybody does and think that nobody has though of.

Reageer