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論理と証明法 基本演習md 862447d
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論理ろんりlogicと証明法しょうめいほうproof method 基本きほん演習えんしゅう

document_iddoc_e5b67ffb45f07185379a145613a42e68title論理と証明法 基本演習type問題演習content_typeexercisedate2026-07-14categorymathdescription命題、述語、量化、否定、直接証明、対偶証明、反例の基本演習。prerequisites命題・述語と量化 / 証明法と反例 / 数学的帰納法と再帰的定義relateddata/lecture/math/discrete-math/discrete-mathematics-portal.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/propositions-predicates-and-quantifiers.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/proof-methods-and-counterexamples.lecture.n.md / data/lecture/math/discrete-math/mathematical-induction-and-recursive-definitions.lecture.n.md

2問題もんだい1:量化りょうかquantificationを否定ひていする

次つぎの命題めいだいpropositionの否定ひていを書かけ。

∀x∈A,P(x)⇒Q(x)

2.1解答かいとう

否定ひていは

∃x∈AsuchthatP(x)and¬Q(x)

である。

2.2解説かいせつ

全称量化ぜんしょうりょうかuniversal quantificationの否定ひていは存在量化そんざいりょうかexistential quantificationになる。また、含意がんいimplication P⇒Q の否定ひていは P∧¬Q である。

3問題もんだい2:包含ほうがんinclusionの推移性すいいせいtransitivityを示しめす

A⊆B かつ B⊆C のとき、A⊆C を示しめせ。

3.1解答かいとう

任意にんいの x を取とり、x∈A とする。A⊆B より x∈B である。さらに B⊆C より x∈C である。したがって x∈A⇒x∈C が任意にんいの x で成立せいりつするので、A⊆C である。

3.2解説かいせつ

これは直接証明ちょくせつしょうめいdirect proofである。包含関係ほうがんかんけいinclusion relationは、すべての元げんelementに対たいする含意がんいimplicationとして読よむ。

4問題もんだい3:反例はんれいcounterexampleを作つくる

「任意にんいの関係かんけいrelationは対称たいしょうsymmetricである」という主張しゅちょうに反例はんれいcounterexampleを与あたえよ。

4.1解答かいとう

A={1,2} 上うえの関係かんけいrelation R={(1,2)} を考かんがえる。(1,2)∈R だが (2,1)∉R である。したがって R は対称性たいしょうせいsymmetryを持もたない。

4.2解説かいせつ

反例はんれいcounterexampleでは、主張しゅちょうの対象たいしょうになっている条件じょうけんを満みたす例れいを作つくり、その結論けつろんが成立せいりつしないことを示しめす。この問題もんだいでは R⊆A×A なので、確たしかに A 上うえの関係かんけいrelationである。

5問題もんだい4:帰納法きのうほうinductionで示しめす

すべての n[PARSE ERROR: Undefined("Command(\"ge\")")]1 について、

1+2+⋯+n=n(n+1)2

を示しめせ。

5.1解答かいとう

n=1 のとき、左辺さへんは 1、右辺うへんは 1·2/2=1 なので成立せいりつする。

n=k で成立せいりつすると仮定かていする。

1+2+⋯+k=k(k+1)2

このとき

1+2+⋯+k+(k+1)=k(k+1)2+(k+1)=(k+1)(k+2)2

である。したがって n=k+1 でも成立せいりつする。

5.2解説かいせつ

基底段階きていだんかいbase caseと帰納段階きのうだんかいinduction stepを分わけて書かく。文字式もじしきで割わり算ざんが表あらわれるが、分母ぶんぼは定数ていすう 2 なので、零除算れいじょざんの確認かくにんは不要ふようである。

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