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Vollständige Induktion

ZahlReich - Mathematik Hausaufgabenhilfe » Klassen 12/13 » Beweisführung » Vollständige Induktion « Zurück Vor »

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Kratas (Kratas)
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Benutzername: Kratas

Nummer des Beitrags: 147
Registriert: 12-2002
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 17:42:   Beitrag drucken

Folgende Aufgaben:

a) n² > 2n + 1 für alle n >_3, n€N
b) 2^n > n² für alle n>_5, n€N

Ich wußte nicht so richtig, wie man an solche Aufgaben herangeht,kann mir jemand helfen ?

Meine "Lösung":
a) Induktionsanfang A(3): 9>7
A(3+m)*: (3+m)² = 9 + 6m + m² linke Seite
2(3+m)+1 = 7+m rechte Seite

(*m€N) 7+m ist generell kleiner als 9+6m und m² positiv,also muss die Annahme richtig sein.

b) Leider keine Ahnung

MfG
Kratas
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Mainziman (Mainziman)
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Benutzername: Mainziman

Nummer des Beitrags: 846
Registriert: 05-2002
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 17:57:   Beitrag drucken

a)

n^2 >= 2n + 1

für n = 3: 3^2 >= 2*3 + 1
für n = 4: 4^2 >= 2*4 + 1

für n: n^2 >= 2*n + 1
für n+1: (n+1)^2 >= 2*(n+1) + 1

wenns für n stimmt, und für n+1 stimmen soll, dann muß die Differenz auch stimmen

(n+1)^2 - n^2 >= [ 2*(n+1) + 1 ] - [ 2*n + 1 ]
n^2 + 2n + 1 - n^2 >= 2n + 2 + 1 - 2n - 1
2n + 1 >= 2
2n >= 1

und das gilt nach Voraussetzung n >= 3 immer

b)

2^n >= n^2

für n = 5: 2^5 >= 5^2
für n = 6: 2^6 >= 6^2
für n: 2^n >= n^2
f+r n+1: 2^(n+1) >= (n+1)^2

wenns für n stimmt, und für n+1 stimmen soll, dann muß der Quotient auch stimmen

2^(n+1) / 2^n >= (n+1)^2 / n^2
2 >= ((n+1)/n)^2
2 >= (1+1/n)^2
2 >= 1 + 2/n + 1/n^2
1 >= 2/n + 1/n^2

und das gilt nach Voraussetzung n >= 5 immer

Mainzi Man,
ein Mainzelmännchen-Export,
das gerne weiterhilft
oder auch verwirren kann *ggg*
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Friedrichlaher (Friedrichlaher)
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Benutzername: Friedrichlaher

Nummer des Beitrags: 2335
Registriert: 02-2002
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 18:04:   Beitrag drucken

2^(n+1) = 2*2^n
(n+1)^2 = n^2 + 2n + 1
und
wie Du in (a) schon bewiesen hast n^2 > 2n+1,
also n^2 + (2n+1) < 2*n^2
wogegen die andere Seite sich verdoppelt
Wenn das Erlernen der Mathematik einigermaßen ihre Erfindung wiederspiegeln soll, so muß es einen Platz für Erraten, für plausibles Schließen haben.
[Aus dem Vorwort zu "Mathematik und plausibles Schliessen, Bd. 1 Induktion und Analogie in der Mathematik" von Georg Pólya]
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Kratas (Kratas)
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Benutzername: Kratas

Nummer des Beitrags: 149
Registriert: 12-2002
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 18:09:   Beitrag drucken

@Mainzi Man: Dankedankedanke...wie kommt man auf diese Sache mit der Differenz bzw. mit dem Quotient ? Hast du eine bestimmte Vorgehensweise bei solchen Aufgaben ? Wie machst du das ?

Viele Grüße
Kratas
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Kratas (Kratas)
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Benutzername: Kratas

Nummer des Beitrags: 150
Registriert: 12-2002
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 18:12:   Beitrag drucken

@Friedrichlaher: Vielen Dank ! :=)
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Zaph (Zaph)
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Benutzername: Zaph

Nummer des Beitrags: 1679
Registriert: 07-2000
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 18:30:   Beitrag drucken

@Kratas: kannst du so machen. Abgesehen davon, dass die rechte Seite 7 + 2m lautet. Aber das ist kein Induktionsbeweis!

Induktionsvoraussetzung:
n² > 2n + 1

Induktionsschritt:
Zeige: (n + 1)² > 2(n + 1) + 1

Beweis:
(n + 1)²
= n² + 2n + 1
> 2n + 1 + 2n + 1 nach I.V.
= 2(n + 1) + 2n
> 2(n + 1) + 1 da 2n > 1

@Mainzi:
Deine Beweise sind leider kompletter Nonsense. Was soll denn "wenns für n stimmt und für n+1 stimmen soll, dann muss die Differenz/der Quotient auch stimmen"???

Induktionsschritt für b:
2^(n + 1)
= 2 * 2^n
> 2 * n² nach I.V.
= n² + n²
> n² + 2*n + 1 nach a
= (n + 1)²
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Kratas (Kratas)
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Benutzername: Kratas

Nummer des Beitrags: 151
Registriert: 12-2002
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 19:00:   Beitrag drucken

Besten Dank,Zaph.
Leuchtet mir alles ein. Muss man allerdings erstmal draufkommen.
Gruß
Kratas

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Mainziman (Mainziman)
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Benutzername: Mainziman

Nummer des Beitrags: 847
Registriert: 05-2002
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 21:46:   Beitrag drucken

@Zaph: das ist der Trick bei dem ganzen

wenn du hast

f(n) <= g(n)

und zeigen sollst

dass auch gilt

f(n+1) <= g(n+1)

dann genügt es die Verschärfung

f(n+1)/f(n) <= g(n+1)/g(n)

zu zeigen; daß das nur für positive f(i), g(i) gilt ist klar; ist aber eh hier der Fall;

das gleiche gilt analog für Verschärfung durch Differenz!

ob f(n+1) < f(n) oder f(n) < f(n+1) gilt spielt dabei keine Rolle!

Die Verschärfte Ungleichung hat immer die Gleichheit mit dabei!

So ein Nonsens kann das nicht sein, oder?


Mainzi Man,
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Zaph (Zaph)
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Benutzername: Zaph

Nummer des Beitrags: 1680
Registriert: 07-2000
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 22:03:   Beitrag drucken

Okay, es gilt:

Wenn
f(n) < g(n) und f(n+1)/f(n) < g(n+1)/g(n)
dann
f(n+1) < g(n+1).


und

Wenn
f(n) < g(n) und f(n+1) - f(n) < g(n+1) - g(n)
dann
f(n+1) < g(n+1).


Das hast du aber sooo oben nicht geschrieben.

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Mainziman (Mainziman)
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Benutzername: Mainziman

Nummer des Beitrags: 848
Registriert: 05-2002
Veröffentlicht am Sonntag, den 25. Juli, 2004 - 23:08:   Beitrag drucken

Les mal genauer :-)

(f(n) < g(n) und f(n+1)-f(n) £ g(n+1)-g(n)) => f(n+1) < g(n+1)

Die Gleichheit bei der Verschärfung zuzulassen ist wichtig!



(Beitrag nachträglich am 26., Juli. 2004 von mainziman editiert)
Mainzi Man,
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