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第二数学归纳法

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第二数学归纳法

我们高中学的数学归纳法都是皮毛吗?是不是还有很深很高级的?

高中学的数学归纳法的确只是一些很浅的皮毛。

第一,高中并没有学习数学归纳法为什么是正确的,只是告诉你按照这个步骤就可以把题证明出来。

事实上,按照规定的三步走,最终就可以得出来命题对所有自然数n都成立,这是要有原理证明的,它的原理证明需要使用皮亚诺(Peano)公理,这个只有到大学之后才会学到。

第二,数学归纳法可以有很多变形,比如跳跃数学归纳法,反向数学归纳法,跷跷板数学归纳法等等很多形式。

第三,高中学习的数学归纳法只是在证明某个命题对所有自然数都成立。

但是如果想证明某个命题对所有整数(包括负整数)都成立,甚至对所有实数都成立,那就得需要更高级的数学归纳法了。

第四,数学归纳法依赖于数字的排序,因此但凡可以进行排序的数学对象,都可以建立相应的数学归纳法。

举个最简单的例子,子集的包含关系其实就可以看成是一种顺序,比如{1}⊂{1,2}⊂{1,2,3},就相当于把三个集合进行了排序,我就可以建立关于某些关于集合成立的命题的数学归纳法。

而事实上,数学里面有一门专门研究排序的学科叫序数理论,我们可以在良序集上建立更高级的数学归纳法,称为超限归纳法,用它可以证明一些更为复杂的命题。

因此关于数学归纳法本身的内容就可以写一本书,我下面只举两个最简单的例子。

一、对所有整数成立的命题证明方法:1.证明当 n=1 时成立2.假设当 n=k 时成立,3.证明当 n=k-1 时成立;再证明n=k+1 时成立例题二、对所有实数都成立的命题证明方法:1.证明存在某个闭区间[a,b],当x∈[a,b]成立2.假设当 x=k 时成立3.证明存在某个小于等于b-a的正数L,使得当 x=k+L 时成立;再证当 x=k-L 时成立。

例题当然上面只是两个最最简单的例子,有兴趣的话可以去了解一下良序集上的超限归纳法。

坦白讲,数学在我们生活中真正用的比较多的还是很少。

我们在初中学的函数,高中学的微积分,如果在毕业之后专业用得到的地方,可能还是少数的人。

所谓高中我们学的数学的归纳法。

相比较而言,还是有一定的用途。

但是如果对于一些专业的数学科学家而言,那就简直是皮毛了。

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