אינדוקציה
סיכום לבגרות במתמטיקה 5 יחידות · 119 שאלות תרגול באתר
הוכחה שטענה נכונה לכל n טבעי: מראים שהיא נכונה בהתחלה, ושכל מקרה גורר את הבא.
לתרגל אינדוקציה עכשיו בלי הרשמה, ישר לשאלה
שלושת השלבים
- בסיס: בודקים שהטענה נכונה עבור n=1 (או הערך הראשון שבשאלה).
- הנחה: מניחים שהטענה נכונה עבור n=k.
- צעד: מוכיחים עבור n=k+1, תוך שימוש בהנחה.
סוגי שאלות נפוצים
- סכום: S(k+1) = S(k) + aₖ₊₁, כאשר aₖ₊₁ הוא האיבר שנוסף. מציבים את ההנחה במקום S(k) ומפשטים לצורה הדרושה.
- התחלקות: כותבים את הביטוי עבור k+1 כצירוף של הביטוי עבור k ועוד משהו שמתחלק בבירור.
- אי־שוויון: מתחילים מצד אחד של n=k+1, משתמשים בהנחה, ומראים שהתוצאה עדיין גדולה (או קטנה) מהדרוש.
טעויות נפוצות
- האיבר ה־k+1 מתקבל מהצבת k+1 בכל מקום שמופיע n, כולל בתוך סוגריים: 3(k+1)−2 = 3k+1.
- אסור להשתמש במה שצריך להוכיח. ההנחה היא רק על k.
- לא מדלגים על הבסיס. בלי בסיס ההוכחה לא תקפה.
שאלות לדוגמה
שאלות מהמאגר של מתמטיקטוק. פותרים בראש, ופותחים את ההסבר כשרוצים לבדוק.
שאלה 1
טענה P(n) נבדקה עבור n=11. הוכח רק ש־P(k) גוררת P(k+2). מה הוכח?
- לא הוכח דבר
- לכל n גדול או שווה לערך ההתחלתי
- לכל n טבעי
- רק עבור 11, 13, 15, …
לתשובה ולהסבר
התשובה: רק עבור 11, 13, 15, … (אפשרות 4)
- צעד של 2 משמר זוגיות.
- מתחילים בבסיס הנתון ומגיעים רק למספרים באותה זוגיות.
- כדי לכסות את שני המסלולים צריך בסיס נוסף מהזוגיות האחרת.
שאלה 2
מוכיחים באינדוקציה ש־1+2+4+…+2n−1 = 2n−1. בצעד המעבר מ־k ל־k+1 מוסיפים לשני אגפי ההנחה איבר אחד. איזה?
- 2k−1+1
- 2k
- 2k+1−1
- 2k−1
לתשובה ולהסבר
התשובה: 2k (אפשרות 2)
- ההנחה היא שהסכום עד k שווה לנוסחה ב־k.
- כדי לקבל את הסכום עד k+1 מוסיפים את האיבר הבא בסכום.
- האיבר הזה מתקבל מהאיבר הכללי כש־n=k+1: 2k.
שאלה 3
בציור כל שכבה בצורת ר מוסיפה את המספר האי־זוגי הבא. מהו 1+3+5+…+13?
- 49
- 62
- 56
- 64
לתשובה ולהסבר
התשובה: 49 (אפשרות 1)
- יש 7 מחוברים (המספרים האי־זוגיים עד 13).
- הציור מראה שסכום k האי־זוגיים הראשונים הוא ריבוע k×k.
- 7² = 49. את הטענה הכללית מוכיחים באינדוקציה: מוסיפים 2k+1 ומקבלים (k+1)².
שאלה 4
תלמיד הניח P(k+1), פיתח אותה וקיבל P(k). האם זה מוכיח צעד אינדוקציה רגיל?
- כן אם הבסיס נכון
- לא, אלא אם כל המעברים הפיכים ומנמקים זאת
- כן, תמיד
- לא, גם אם המעברים הפיכים
לתשובה ולהסבר
התשובה: לא, אלא אם כל המעברים הפיכים ומנמקים זאת (אפשרות 2)
- הכיוון הנדרש הוא מ־P(k) אל P(k+1).
- הכיוון ההפוך בלבד אינו מספיק; שקילות כן יכולה להספיק.
לעוד שאלות באינדוקציה
הנושא הבא: הסתברות