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	<title>brianp.de &#187; Beweis</title>
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	<description>Wissen ist der erste Rohstoff, der sich bei Gebrauch vermehrt! - brandeins</description>
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		<title>Vollständige Induktion</title>
		<link>http://brianp.de/2009/10/20/vollstandige-induktion/</link>
		<comments>http://brianp.de/2009/10/20/vollstandige-induktion/#comments</comments>
		<pubDate>Tue, 20 Oct 2009 15:22:37 +0000</pubDate>
		<dc:creator>Brian</dc:creator>
				<category><![CDATA[Mathe 1]]></category>
		<category><![CDATA[Beweis]]></category>
		<category><![CDATA[induktion]]></category>
		<category><![CDATA[Mathematik]]></category>
		<category><![CDATA[unendlich]]></category>
		<category><![CDATA[vollständige]]></category>

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		<description><![CDATA[Die vollständige Induktion ist eine Methode um eine (Un-)Gleichung mathematisch zu beweisen. Neben der vollständigen Induktion gibt es noch zwei weitere Beweismöglichkeiten: der direkte Beweis und der Beweis durch Widerspruch. Man kann damit, einfach gesagt, beweisen das eine Gleichung auch im Unendlichen noch Gültigkeit hat. Mehr und genauere Informationen dazu findet man in diversen Seiten [...]]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<p>Die vollständige Induktion ist eine Methode um eine (Un-)Gleichung mathematisch zu beweisen. Neben der vollständigen Induktion gibt es noch zwei weitere Beweismöglichkeiten: der <em>direkte</em> Beweis und der Beweis durch <em>Widerspruch</em>.</p>
<p>Man kann damit, einfach gesagt, beweisen das eine Gleichung auch im Unendlichen noch Gültigkeit hat. Mehr und genauere Informationen dazu findet man in diversen Seiten im Internet und natürlich in der <a href="http://de.wikipedia.org/wiki/Vollst%C3%A4ndige_Induktion">Wikipedia</a>.</p>
<p>In der Wikipedia habe ich ein sehr schönes <a href="http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Vollst%C3%A4ndige_Induktion&#038;oldid=64986224#Anderes_Beispiel:_Summe_der_ungeraden_Zahlen">Beispiel</a> gefunden, an der ich die Vorgehensweise verdeutlichen möchte:<br />
Bildet man Summen ungerader Zahlen, stellt man fest, dass das Ergebnis <em>immer</em> (?) eine Quadratzahl ist.</p>
<pre>
1                 = 1  = <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=1%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="1^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="1^2" />
1 + 3             = 4  = <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=2%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="2^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="2^2" />
1 + 3 + 5         = 9  = <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=3%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="3^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="3^2" />
1 + 3 + 5 + 7     = 16 = <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=4%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="4^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="4^2" />
1 + 3 + 5 + 7 + 9 = 25 = <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=5%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="5^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="5^2" />
</pre>
<p>Als erstes bilden wir die daraus resultierende Formel <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=%5Csum%5En_%7Bt%3D1%7D%20%282t-1%29%20%3D%20n%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="\sum^n_{t=1} (2t-1) = n^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="\sum^n_{t=1} (2t-1) = n^2" />.</p>
<h3>Der Induktionsanfang (IA)</h3>
<p>Jetzt setzen wir den kleinsten Wert in die Formel ein. In diesem Fall ist es die 1, weil unter dem Summenzeichen <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=t%3D1&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="t=1" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="t=1" /> steht.<br />
<img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=%5Csum%5E1_%7Bt%3D1%7D%20%282%2A1%20-%201%29%20%3D%201%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="\sum^1_{t=1} (2*1 - 1) = 1^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="\sum^1_{t=1} (2*1 - 1) = 1^2" /><br />
Darauf folgt <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=1%20%3D%201&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="1 = 1" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="1 = 1" />, also ist die Gleichung bzw. unsere Annahme für die Zahl 1 gültig.</p>
<h3>Der Induktionshypothese (IH)</h3>
<p>In der Induktionshypothese sagen wir nur, dass wir davon ausgehen, dass die Gleichung für <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=%5Cforall%20n%20%5Cin%20%5Cmathbb%7BN%7D&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="\forall n \in \mathbb{N}" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="\forall n \in \mathbb{N}" /> gültig ist.</p>
<h3>Der Induktionsschritt (IS)</h3>
<p>Aufbauend auf der Induktionshypothese können wir nun sagen, dass die Gleichung auch für jedes <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n%20%2B%201&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n + 1" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n + 1" /> noch wahr sein muss. Das folgt daraus, dass <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n" /> unendlich ist. Da macht das <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=%2B%201&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="+ 1" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="+ 1" /> auch keinen Unterschied mehr.</p>
<p>Also setzen wir den neuen Wert für <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n" /> ein. Wie man sehen kann, ersetzt man ganz einfach alle <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n" /> nur <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n%2B1&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n+1" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n+1" />:<br />
<img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=%5Csum%5E%7Bn%2B1%7D_%7Bt%3D1%7D%20%282t%20-%201%29%20%3D%20%28n%2B1%29%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="\sum^{n+1}_{t=1} (2t - 1) = (n+1)^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="\sum^{n+1}_{t=1} (2t - 1) = (n+1)^2" /></p>
<p>Jetzt kann man die höchste Stelle aus der Summenzeichen herauslösen, also das <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n%2B1&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n+1" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n+1" />. Übrig bleibt das Summenzeichen mit der oberen Grenze <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n" />:<br />
<img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=%5Csum%5E%7Bn%7D_%7Bt%3D1%7D%20%282t%20-%201%29%20%2B%20%282%28n%20%2B%201%29%20-%201%29%20%3D%20%28n%2B1%29%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="\sum^{n}_{t=1} (2t - 1) + (2(n + 1) - 1) = (n+1)^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="\sum^{n}_{t=1} (2t - 1) + (2(n + 1) - 1) = (n+1)^2" /></p>
<p>Ganz am Anfang haben wir definiert dass <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=%5Csum%5En_%7Bt%3D1%7D%20%282t-1%29%20%3D%20n%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="\sum^n_{t=1} (2t-1) = n^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="\sum^n_{t=1} (2t-1) = n^2" />, also ersetzen wir das Summenzeichen in der Gleichung durch <img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n%5E2&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n^2" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n^2" /> und fassen zusammen bzw. rechnen den Binom aus:<br />
<img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=n%5E2%20%2B%20%282n%20%2B%202%20-%201%29%20%3D%20n%5E2%20%2B%202n%20%2B%201&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="n^2 + (2n + 2 - 1) = n^2 + 2n + 1" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="n^2 + (2n + 2 - 1) = n^2 + 2n + 1" /></p>
<p>Nun muss man nur noch alles Zusammenfassen und erhält damit den Beweis:<br />
<img src="http://l.wordpress.com/latex.php?latex=2n%20%2B%201%20%3D%202n%20%2B%201&#038;bg=FFFFFF&#038;fg=000000&#038;s=1" title="2n + 1 = 2n + 1" style="vertical-align:-20%;" class="tex" alt="2n + 1 = 2n + 1" /></p>
<p>&nbsp;</p>
<p>Zur abschließenden Zusammenfassung möchte ich noch dieses Video einbinden:<br />
<object width="425" height="344"><param name="movie" value="http://www.youtube.com/v/y8B8fl_usm0&#038;hl=de&#038;fs=1&#038;"></param><param name="allowFullScreen" value="true"></param><param name="allowscriptaccess" value="always"></param><embed src="http://www.youtube.com/v/y8B8fl_usm0&#038;hl=de&#038;fs=1&#038;" type="application/x-shockwave-flash" allowscriptaccess="always" allowfullscreen="true" width="425" height="344"></embed></object></p>
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