有了连续归纳法,数学分析里的一系列涉及实数连续性和连续函数性质的定理,就可以用统一的模式来证明。以下用连续归纳法证明:这将推出每个实数都是{bn}的下界,即得矛盾。由连续归纳法,px对一切x成立。[例8.3.6]设f在[a,b]上连续,f<0,f>0,则至少有一个点x0∈(a,b),使f=0。[例8.3.7]若f在[a,b]上连续,则f在[a,b]上取到最大值和最小值。......
2025-09-30
弗朗西斯科·毛罗里科(1494—1575),被誉为明确阐述归纳法的第一人。
1.多维度看全
如果我们想要证明,对于每一个比1大的自然数n,都有n2>n,不妨想象一串摆好了的无穷长的多米诺骨牌,其中第一张代表n=2,第二张代表n=3,以此类推。我们规定,多米诺骨牌只有其对应的n值满足n2>n时才会倒下。
我们的目标是让所有的多米诺牌都倒下。我们可以试着去证明22>2,之后证明32>3,然后一直这样下去,让它们一个接一个地倒下。但这种逐一证明的方法是没有尽头的,证明过程将无从完成,因此我们需要想出一个聪明的方法。
首先,证明第一张多米诺骨牌能倒下(即证明对于n=2,n2>n成立)。接下来证明,如果一张多米诺骨牌倒下,那么后面紧挨着它的那张也会倒下。由此可知,所有的多米诺骨牌最终一定会全部倒下——这就是用归纳法来证明的。
2.关键点梳理
基本情况是将n取其最小值,并代入我们所要证明的定理,看是否成立。在这个例子中,将n=2代入n2>n,得到22>2。由于22=4,且4>2,因而这一基本情况是真,第一张多米诺骨牌被撞倒了。
归纳法表示,如果该命题对任意的n成立,那么它对n+1同样成立。也就是说,如果第n张多米诺骨牌倒下了,那么第n+1张多米诺骨牌也会随之倒下。在这个例子中,我们可以借助些许的代数知识推出,在n2>n时,(n+1)2>n+1的确恒成立。总之,每张倒下的多米诺骨牌都会撞倒它的下一张牌,这样一来,如果第一张多米诺骨牌倒下,那么之后所有的多米诺骨牌就都会倒下。所以,在基础情况被证明成立后,通过归纳法,我们可以证明该命题对随后所有的n均成立。
参考阅读//(https://www.chuimin.cn)
No. 5 逻辑,第14页
No. 14 自然数,第32页
No. 89 迭代,第182页
右图:鲍勃·斯贝卡通过推倒111,111张多米诺骨牌打破了世界纪录,而数学家们可以推倒无穷多张多米诺骨牌。
3.一分钟记忆
通过归纳法,我们可以在有限的时间内,证明无穷多个可被有序排列的事实。
基本情况的成立意味着第一张多米诺骨牌的倒下,归纳法的运用则说明了每张多米诺骨牌都会撞倒它的下一张牌。
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