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感覺愈寫反而愈抓不太到數學歸納法對於第一步驟和最後一步驟的要求 像是郵票題目 證明除1、3、4、7外,皆可用3、5元郵票組合成 <解法> n=3 :3=3 n=5 :5=5 n=8 :8=3+5 n=9 :9=3+3+3 n=10:10=5+5 設n<k成立,consider n=k n-3小於k成立 加回去變k n-5小於k成立 加回去變k 關於最後這一項,不知道到底該證明幾個n-x的狀況才夠 也不知道第一項到底是不是證明到n=10就足夠 然後另外一個搞不懂的狀況是,馬顏色同一種的延伸題目,如下: 關於蓋金字塔 一粒沙蓋不起來 k粒沙蓋不起來 k+1粒沙蓋不起來 所以人類蓋不出金字塔 改成這樣就不知道怎麼抓邏輯漏洞了 對數學歸納法一直都不是有辦法很信任 假設我看到一個數列都是2,我要怎麼才能知道前方不會有個1? -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.71.214.119 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Math/M.1603766473.A.2F3.html ※ 編輯: fragmentwing (111.71.214.119 臺灣), 10/27/2020 10:44:41
hwanger : 數學歸納法是關於無限的定理 對他不信任是正常的 10/27 11:00
Ciolos : 蓋金字塔的問題是,你要先定義清楚什麼叫做金字塔, 10/27 11:00
Ciolos : 五粒沙疊成類似四面體的形狀可以是金字塔嗎?沒有明 10/27 11:00
Ciolos : 確金字塔的定義,你要怎麼證明k+1粒沙蓋不成? 10/27 11:00
hwanger : 但使用數學歸納法時你永遠要確保兩件事 第一件事是 10/27 11:01
hwanger : 起點是存在的 第二件事是鏈鎖是一定會發生的 10/27 11:02
hwanger : 關於蓋金字塔 你並沒有保證鏈鎖一定會發生 也就是 10/27 11:02
Ciolos : 另外你看到數列都是2,不知道前項,所以你沒有起始 10/27 11:03
Ciolos : 條件(或者起始條件只能從2開始),另外你也沒辦法 10/27 11:03
Ciolos : 證明2的下一項一定是2,所以數學歸納法本來就沒辦法 10/27 11:03
Ciolos : 用在這個問題上。 10/27 11:03
hwanger : 你沒有正當的理由說明P(k)發生時 P(k+1)是無法發生 10/27 11:03
說到這個 其實馬的題目也能這樣證吧 但不知道為什麼 看大家的解法都是用無法重疊去破解
hwanger : 或一定發生的 10/27 11:04
※ 編輯: fragmentwing (111.71.214.119 臺灣), 10/27/2020 11:05:28
hwanger : 看到一個數列前頭都是2 你沒有任何理由保證鏈鎖一定 10/27 11:06
hwanger : 會發生 自然就不知道下一個是什麼 10/27 11:07
hwanger : 馬的題目是什麼?? 10/27 11:08
任n匹馬具相同顏色 n=1成立 設n=k成立 考慮n=k+1 然後就會講到overlap、重疊之類的
hwanger : 另外郵票題目是可以3x+5y=n n>=8 一定有正整數解去 10/27 11:11
hwanger : 看的 用數論的方法就能解釋 雖然文中數學歸納法是正 10/27 11:12
hwanger : 確的 但如果你不放心 你可以用其他方法證 10/27 11:13
可是關於最後一步驟 如果今天題目寫1,2,3,4以外皆可由5元郵票組成 那最後一步驟時寫一個k-5可組成k就成了? ※ 編輯: fragmentwing (111.71.214.119 臺灣), 10/27/2020 11:14:34
hwanger : 喔喔 我知道馬的問題了 馬的問題是在你沒有確保鏈鎖 10/27 11:15
※ 編輯: fragmentwing (111.71.214.119 臺灣), 10/27/2020 11:16:21
hwanger : 一定發生 也就是P(k) implies P(k+1)這件事對所有的 10/27 11:16
hwanger : k都會成立 因為論述中不能適用在k=1的情況 10/27 11:17
hwanger : 我不太懂overlap是指什麼 馬的問題缺失是在P(1)推不 10/27 11:19
「因為在證兩匹馬時,前半後半個1,沒有overlap」只有在n大於等於3時有overlap之情形,所以無法用p(1)來證得p(2)
hwanger : 到P(2) 10/27 11:19
hwanger : "可是關於最後一步驟...">>>可是你沒有確保起點存在 10/27 11:20
hwanger : 呀 數學歸納法中"起點存在"和"鏈鎖一定發生"是同樣 10/27 11:21
所以我才會想起點的狀況要列到什麼程度才夠 ※ 編輯: fragmentwing (111.71.214.119 臺灣), 10/27/2020 11:21:56
hwanger : 重要的 有些書寫證明會省略這個或那個 是因為有時他 10/27 11:22
※ 編輯: fragmentwing (111.71.214.119 臺灣), 10/27/2020 11:23:15
hwanger : 是顯然的 不是因為他不用check 10/27 11:23
hwanger : 例到最小的k-3或k-5會存在就好了 10/27 11:25
hwanger : 如果真的無法理解 那就列8,9,10 然後分別考慮3k, 10/27 11:28
hwanger : 3k+1,3k+2的情況就好了 不用特別去想k-3或k-5 10/27 11:29
hwanger : 也就是一次證三個數學歸納法 10/27 11:30
hwanger : Ok 我可能懂你的問題在哪了 你列的東西並沒有保證 10/27 11:33
hwanger : k>=11時 k-5一定會發生 但其實k-5這條是多餘的 考慮 10/27 11:34
TimcApple : 你以為骨牌排好就會連倒 結果沒有 10/27 11:36
hwanger : k-3就好了 而比較嚴謹的證明就如上所述 你要分別在 10/27 11:36
Ciolos : 馬的問題那個錯誤證明是「假設n匹馬顏色相同,那1,2 10/27 11:36
Ciolos : ,...,n號馬顏色相同,又2,3,...,n+1號馬顏色相同, 10/27 11:36
Ciolos : 所以1,2,...,n+1號馬顏色都相同,問題是你只能假設 10/27 11:36
Ciolos : 某n匹馬顏色(A色)一樣,另一群n匹馬顏色(B色)一 10/27 11:36
Ciolos : 樣,但這n匹和那n匹不一定會有重複的馬」 10/27 11:36
關於這敘述我最不能理解的是怎麼跑到2,3,...,n+1號馬顏色相同上去的
TimcApple : 這不是物理的錯 是排骨牌的人手殘ow o 10/27 11:36
hwanger : 除3餘1 除3餘2 除3餘0的cases上各自作數學歸納法 10/27 11:37
我了解書上為何要省略了,太佔空間啦
hwanger : ??? 馬的問題 "P(n) implies P(n+1)"n大於1時是對的 10/27 11:41
※ 編輯: fragmentwing (111.71.214.119 臺灣), 10/27/2020 11:41:47 ※ 編輯: fragmentwing (111.71.214.119 臺灣), 10/27/2020 11:43:26
hwanger : 他的論證也沒問題 可是數學歸納法是要求"P(n) 10/27 11:42
hwanger : implies P(n+1) for all n" 數學有很多定理 條件差 10/27 11:43
hwanger : 一點點 結論就會錯了 10/27 11:43
hwanger : 用T大的比喻就是 你骨牌在台灣排好了 但你起點卻在 10/27 11:48
hwanger : 美國 10/27 11:48
hwanger : "關於這敘述我最不能理解...">>>因為P(n)的敘述是對 10/27 11:50
hwanger : 於任意n隻馬 其顏色都相同 10/27 11:51
hwanger : 那你現在假設P(n)是對的 所以1,2,...,n是"任意n隻馬 10/27 11:52
hwanger : 2,3,...,n+1也是任意n隻馬 所以1和2同顏色 2和n+1也 10/27 11:53
hwanger : 同顏色 你會覺得奇怪 是因為你一開始就知道P(n)不可 10/27 11:54
hwanger : 能是對的 但在implication中 前項恆錯 敘述恆真 10/27 11:56
hwanger : 深究一下金字塔問題 其謬誤在於你假設前k粒因為建不 10/27 12:01
hwanger : 起金字塔 所以就不重要了 再加一粒不重要的 所以還 10/27 12:01
hwanger : 是不重要 但假設你今天走路 你一步跨不出一百公尺 10/27 12:03
hwanger : 你接下來每步都跨不出一百公尺 所以你走不到一百公 10/27 12:04
hwanger : 尺? 10/27 12:04
Ciolos : 因為他把某n匹馬顏色相同偷換概念成任n匹馬顏色相同 10/27 12:10
Ciolos : ,你不能理解是因為那是錯的 10/27 12:10
hwanger : 馬的題目本來就是要證任意n匹馬 顏色都相同 數學中 10/27 12:14
hwanger : 的題目 本來就是沒有特別講存在 就是for all 10/27 12:14
hwanger : 他沒有把概念偷換掉 證明會錯也不是因為什麼概念被 10/27 12:16
hwanger : 偷換的關係 純粹就是因為P(1)無法用他想用的論證推 10/27 12:17
hwanger : 到P(2) 10/27 12:17
hwanger : "if n>1, P(n) infers P(n+1)"原本要作的論證是形式 10/27 12:18
hwanger : 上對的 但其意義是違反直覺的 10/27 12:19
TimcApple : 馬的題目 數歸的證明在 n > 1 的時候都會對 10/27 13:07
TimcApple : 如果題目改成「若任兩匹馬顏色一樣 10/27 13:08
TimcApple : 則所有馬顏色一樣」這樣用數歸證就不會錯 10/27 13:08
TimcApple : 畢竟起點是 2 不是 1 了 10/27 13:08
TimcApple : 也沒有什麼違反直覺的地方 10/27 13:08
TimcApple : 原本的問題 完全就只錯在 P(1) 到 P(2) 10/27 13:10
TimcApple : 然而一步錯步步錯 證出了鬼扯的結果而已 10/27 13:10
hwanger : 違反直覺的地方是指為什麼要假設P(n)(意即前提已經 10/27 13:21
hwanger : 錯了 為何要再證P(n)→P(n+1) 而不是說"n>1 P(n)→ 10/27 13:23
hwanger : P(n+1)"這件事是對的違反直覺的 至於把起點改為2 也 10/27 13:25
hwanger : 是不能用數學歸納法 因為沒有保證起點是對的 10/27 13:26
hwanger : 我誤會了 "若任兩匹馬顏色一樣 則所有馬顏色一樣"已 10/27 14:34
hwanger : 經和原本馬問題無關了 實際上也不需要用數學歸納法 10/27 14:35
hwanger : 去證明 10/27 14:35
LPH66 : 並沒有無關喔, 後一問題是原問題改變 base case 10/27 16:50
LPH66 : 後一問題能用原論證證明表示原論證本來就無誤 10/27 16:51
LPH66 : 問題完全只在 P(1)→P(2) 無法用原論證證明 10/27 16:51
LPH66 : 但就因為這一個無法證明使得結論變為荒謬 10/27 16:52
hwanger : 原本問題是"對於任意n匹馬 這n匹馬顏色都相同" 10/27 17:34
hwanger : 形式是" for all x1,x2,...xn, Q(x1,x2,...,xn)" 10/27 17:34
hwanger : 改過的問題是"對於任意n匹馬 若任意兩兩顏色相同 則 10/27 17:34
hwanger : 這n匹馬顏色相同" 10/27 17:34
hwanger : 形式是 "for all x1,x2,...,xn, if for all i,j A(x 10/27 17:34
hwanger : i,xj), then Q(x1,x2,....,xn)" 10/27 17:34
hwanger : 第2個問題只要固定其中一匹馬 大家都跟這匹馬相比即 10/27 17:34
hwanger : 可 10/27 17:34
hwanger : 就算硬要用數學歸納法證 兩者的induction hypothesi 10/27 17:34
hwanger : s也不同 10/27 17:34
hwanger : 第一個P(n):對於任意n匹馬 這n匹馬顏色都相同 10/27 17:34
hwanger : P(n)推P(n+1):若"任意n匹馬 這n匹馬顏色都相同" 則 10/27 17:34
hwanger : "任意n+1匹馬 這n+1匹馬顏色都相同" 10/27 17:34
hwanger : 第二個P(n):對於任意n匹馬 若任意兩兩顏色相同 則這 10/27 17:34
hwanger : n匹馬顏色相同 10/27 17:34
hwanger : P(n)推P(n+1):若"對於任意n匹馬 若任意兩兩顏色相同 10/27 17:34
hwanger : 則這n匹馬顏色相同" 則 "對於任意n+1匹馬 若任意 10/27 17:34
hwanger : 兩兩顏色相同 則這n+1匹馬顏色相同" 10/27 17:34
hwanger : 用到的假設和要證的東西已經不同了 你說用類似的想 10/27 17:34
hwanger : 法證ok 但直接用原論證一定是不行的 10/27 17:34
hwanger : 最簡單的看法就是 從n+1匹馬選出n匹馬後 在第一個 10/27 17:34
hwanger : 情況 這n匹馬就是同顏色的 但在第二個情況 你必須 10/27 17:34
hwanger : 先check任意兩兩相同顏色 才能下結論這n匹馬同顏色 10/27 17:34
hwanger : 兩者推到選出來的n匹馬同顏色的方式不同 10/27 17:34
hwanger : 荒謬的是"對於任意n匹馬 這n匹馬顏色必然相同" 10/27 17:39
hwanger : "對於任意n匹馬 若兩兩顏色相同 則這n匹馬顏色必然 10/27 17:39
hwanger : 相同"則完全沒問題 10/27 17:39
hwanger : 兩個問題形式已經不同 說是相關勉強可以 但並不是 10/27 17:45
hwanger : 誰基於誰 我認為無關 就是他們形式上已經無關 前者 10/27 17:45
hwanger : 有問題的證明 也沒辦法直接給後者用(實際上也不需要 10/27 17:45
hwanger : ) 10/27 17:45