Inducție matematică

(Redirecționat de la Inducţie matematică)

Inducția matematică („raționamentul prin recurență” sau „inducția completă infinită”) este o modalitate de demonstrație utilizată în matematică pentru a stabili dacă o anumită propoziție este valabilă pentru un număr nelimitat de cazuri, contorul cazurilor parcurgând toate numerele naturale.

Inducţia matematică poate fi asemănată efectului căderii pieselor de domino.

IstoricModificare

Primele semne de utilizare a acestei metode pot fi găsite în demonstrația lui Euclid care încearcă să arate că numărul numerelor prime este infinit.[1][2]

În cadrul matematicii indiene, o metodă similară se găsește la matematicianul Bhaskara, așa-numita metodă chakravala.[3]

În jurul anului 1000 d.Hr., se regăsește, la matematicianul persan Al-Karaji[4] (c. 953 - c. 1029), aplicarea metodei inducției la determinarea coeficienților binomiali (la ceea ce mai târziu avea să se numească binomul lui Newton), la studiul triunghiului lui Pascal.

Matematicianul islamic Ibn Al-Haytham (965 - 1039) aplică această metodă la calculul unor puteri cu exponent număr întreg.

Musulmanul Al-Maghribī al-Samaw'al (c. 1130 - c. 1180) utilizează inducția, într-o formă asemănătoare celei moderne, ducând mai departe studiile lui Al-Karaji privind triunghiul lui Pascal.

Prima expunere cu adevărat riguroasă a principiului inducției apare la matematicianul italian Francesco Maurolico (1494 - 1575).[5] Acesta, în lucrarea Arithmeticorum libri duo (1575), demonstrează că suma primelor n numere impare este .

Principiul inducției complete a fost descoperit și de Jakob Bernoulli (1713), Pascal (1653) și Fermat.

DescriereModificare

Demonstrația prin inducție că propoziția   pentru orice   se compune din doi pași:

  1. Cazul inițial: demonstrarea faptului că propoziția este valabilă pentru   .
  2. Pasul de inducție: Se dovedește că, pentru orice   natural,   implică  .

ExempleModificare

Exemplul 1Modificare

Să demonstrăm formula utilizată pentru suma primelor n numere naturale:

 
  • Inițializare:
pentru      avem:     .

Formula este verificată în cazul inițial.

  • Iterare:

Trebuie să arătăm că, dacă formula este valabilă pentru   , atunci este valabilă și pentru    .

Să presupunem formula valabilă pentru   :

  .

Adăugând la ambii membri   , obținem:

  .

Calculând, obținem:

 .

Astfel am arătat că:

  .

Exemplul 2Modificare

Să calculăm suma primelor numere impare:

 
 
 
 .


 .

Ajungem la presupunerea: Suma primelor numere impare, de la 1 până la   este  ,   adică:

  .

Pentru a dovedi acest lucru prin metoda inducției complete, trebuie să demonstrăm că:

1.  
2. Dacă   , atunci  .

Primul punct e simplu de dovedit. Pentru cel de-al doilea folosim identitățile:

  .

NoteModificare

  1. ^ (1994) "Could the Greeks Have Used Mathematical Induction? Did They Use It?" Physis XXXI. p. 253-265.
  2. ^ Ungure, S. (1991) "Greek Mathematics and Mathematical Induction" Physis XXVIII, p. 273-289.
  3. ^ Metoda consta într-un algoritm ciclic de rezolvare a ecuațiilor pătratice nedeterminate.
  4. ^ Rashed, Roshdi (1972). "L'induction mathématique: al-Karajī, as-Samaw'al". Archive for History of Exact Science 6, p. 237-248. Vezi și
  5. ^ Vezi The Maurolico Project

Vezi șiModificare

Legături externeModificare