vollständige Induktion

hallo,

ich komm jetz in die 12te Jahrgangsstufe des Gymnasiums und wollte mir die Themen für nächstes Jahr schon ein bisschen näher bringen.
Jetzt habe ich allerdings in einer Erklärung zur Integralrechnung eine Formel zur Berechnung der vollständigen Induktion gefunden, weiß aber nicht wie die hergeleitet wurde (bin da immer kleinlich^^ will die Formel verstehen bevor ich sie gedankenlos benutzen kann).
((n+1)n(2n+1))/6
Kann mir jemand eine Seite sagen in der diese her geleitet wird bzw. kann sie mir herleiten?
Freue mich auf eure Antworten und vielen Dank im vorraus

mfg
René

hi,

ich komm jetz in die 12te Jahrgangsstufe des Gymnasiums und
wollte mir die Themen für nächstes Jahr schon ein bisschen
näher bringen.

sehr löblich. :wink:

Jetzt habe ich allerdings in einer Erklärung zur
Integralrechnung eine Formel zur Berechnung der vollständigen
Induktion gefunden, weiß aber nicht wie die hergeleitet wurde
(bin da immer kleinlich^^ will die Formel verstehen bevor ich
sie gedankenlos benutzen kann).
((n+1)n(2n+1))/6

das ist keine „formel“, sondern bloß ein term. eine „formel“ wird das erst, wenn es eine art aussage wird, also als gleichung (oder ungleichung).

Kann mir jemand eine Seite sagen in der diese her geleitet
wird bzw. kann sie mir herleiten?
Freue mich auf eure Antworten und vielen Dank im vorraus

vollständige induktion ist eine beweismethode für natürliche zahlen. man beweist eine formel, indem man sie für
n = 1 (oder n = 0) beweist
und aus der annahme, dass die formel für n gilt, sie auch für n+1 gilt.

m.

Vielen Dank für deine Antwort.
Ich habs im Zusammenhang mit der Berechnung von Flächen, die durch bspw Sinuskurven festgelegt werden, gesehen.
Hier hat der Autor geschrieben das, (1+4+9+ … + (n-1)²) = ((n-1)n(2n-1))/6 ist.
Also unter der Annahme das die Teile zur Berechnung der Fläche in unendlich viele unterteilt werden.

Wie komme ich jetz von der linken Seite des Kommas auf die rechte?
Wenn dein Post mir genau das sagen sollte, dann hab ichs leider nicht verstanden ._.

mfg
René

Vielleicht hilft dir der Link hier weiter

http://delphi.zsg-rottenburg.de/vollstind_lsg.html#3

Aufgabe 3f

Dazu musst du allerdings wissen, wie die Vollständige Induktion funktioniert, das hat mein Vorredner schon versucht zu umreißen. Allerdings versteht man das wohl in dem einen kurzen Satz nicht.
Ich empfehle dir als Anfang mal Wikipedia…

Gruß

Hallo René,

Jetzt habe ich allerdings in einer Erklärung zur
Integralrechnung eine Formel zur Berechnung der vollständigen
Induktion gefunden, weiß aber nicht wie die hergeleitet wurde

Was dir Michael sagen wollte: Hier wirfst du Begriffe durcheinander. Die vollständige Induktion ist nicht das, was du mit der Formel berechnen willst, sondern die Methode, mit der die Formel bewiesen wurde. Dazu gleich mehr

(bin da immer kleinlich^^ will die Formel verstehen bevor ich
sie gedankenlos benutzen kann).

Sehr löblich!

((n+1)n(2n+1))/6
Kann mir jemand eine Seite sagen in der diese her geleitet
wird bzw. kann sie mir herleiten?

Wo wie das oben dasteht, fehlt noch eine Seite der Gleichung. Mit einer Formel willst du ja etwas ausrechnen und dazu musst du noch angeben was.
Also z.B. Fläche_Quadrat= a²

Aber inzwischen hast du unten ja geschrieben, dass es um die Summe der Quadratzahlen geht:
(1+4+9+ … + (n-1)^{2})= \frac{1}{6}(n-1)n(2n-1)

Da du vorhin etwas von vollständiger Induktion geschrieben hast, gehe ich mal davon aus, dass die Formel in deinem Buch damit bewiesen wurde.

Wie oben schon geschrieben: Die vollständige Induktion ist eine Beweismethode. In deinem Fall willst du beweisen, dass obige Formel für alle n gilt. Etwas allgemeines zur Methode: http://www.mathe-online.at/materialien/matroid/files…

Die Idee dahinter ist folgende:

  • Man zeigt, dass die Formel für eine kleine Zahl (normalerweise für 1) richtig ist (Induktionsanfang).
  • Dann sagt man: Nehmen wir an, die Formel stimmt bis zur Zahl n (Induktionsvoraussetzung).
  • Jetzt kommt der wichtige Teil: Du zeigst, dass wenn die Formel für n stimmt, dass sie auch für n+1 stimmt (Induktionsschluss)

Du hast jetzt also gezeigt, dass deine Formel am Anfang (z.B. n=1) stimmt und dass wenn sie für n=1 stimmt, dann auch für n=2 und damit auch für n=3, usw.

In deinem Fall:
zu beweisen:
(1+4+9+ … + (n-1)^{2})= \frac{1}{6}(n-1)n(2n-1)

Induktionsanfang:
Stimmt die Formel bis n=1? Auf beiden Seiten bis n=1: 0= 0 -> Stimmt also.

Induktionsvoraussetzung :
Wir nehmen an, die Formel (1+4+9+ … + (n-1)^{2})= \frac{1}{6}(n-1)n(2n-1) stimmt für n.

Induktionsschluss:
Zu zeigen: Wenn Formel für n stimmt, dann stimmt sie auch für n+1.
(1+4+9+ … + (n-1)^{2}+n^2)= \frac{1}{6}(n-1)n(2n-1) + n^2 = \frac{1}{6}[(n-1)n(2n-1) + 6n^2] = … = \frac{1}{6} n(n+1)(2n+1)
Damit stimmt die Formel für n+1. Das kannst du überprüfen, wenn du in deiner Originalformel auf der rechten Seite überall (n+1) schreibst, wo n stand.

Hoffe, die Idee kam einigermaßen rüber, bin gerade etwas schreibfaul :smile: Also schreib nochmal, wenn etwas unklar war.

Etwas schöner dargestellt gibt’s das ganze noch hier: http://www.arndt-bruenner.de/mathe/Allgemein/summenf… (im zweiten Teil)

Viele Grüße
Kati

hi,

Vielen Dank für deine Antwort.
Ich habs im Zusammenhang mit der Berechnung von Flächen, die
durch bspw Sinuskurven festgelegt werden, gesehen.
Hier hat der Autor geschrieben das, (1+4+9+ … + (n-1)²) =
((n-1)n(2n-1))/6 ist.

na, super. hier steht das jetzt als formel.

Also unter der Annahme das die Teile zur Berechnung der Fläche
in unendlich viele unterteilt werden.

das ist die wesentliche idee der integralrechnung.
die rein nummerische gleichung oben hat mit integralrechnung direkt nix zu tun, sondern „kommt dort nur in der konkreten anwendung vor“.

Wie komme ich jetz von der linken Seite des Kommas auf die
rechte?
Wenn dein Post mir genau das sagen sollte, dann hab ichs
leider nicht verstanden ._.

heureka hats dir vorgerechnet.

  1. induktionsanfang: du schaust, ob das für n = 1 stimmt.
  2. induktionsschluss: du schaust, ob das für n+1 stimmt unter der voraussetzung, dass es für (bzw. bis) n stimmt.

das ist eine übliche beweismethode für natürliche zahlen. mit integral- oder differenzialrechnung hat das an sich nix zu tun.

ad 1.: n = 1
??? (1+4+9+ … + (n-1)²) = ((n-1)n(2n-1))/6
konkret:
linke seite: 0
rechte seite: 0
passt.

ad 2: gilt für n. gilts dann auch für n+1 ?
linke seite: (1+4+9+ … + ((n+1)-1)²)= (1+4+9+ … + )²)=
= (1+4+9+ … + (n-1)²)+n² = (wegen induktionsannahme)
=((n-1)n(2n-1))/6 +n² = (n²-n)(2n-1)/6 + n² =
= (2n³-n²-2n²+n)/6 + 6n²/6 =
= (2n³-3n²+n)/6 + 6n²/6 = (2n³+3n²+n)/6
rechte seite:
(((n+1)-1)(n+1)(2(n+1)-1))/6 =
= n(n+1)(2n+1)/6 = (n²+n)(2n+1)/6 = (2n³+2n²+n²+n)/6 =
= (2n³+3n²+n)/6

q.e.d. :wink:
m.
rechte seite:

Hi René,

Jetzt habe ich allerdings in einer Erklärung zur
Integralrechnung eine Formel zur Berechnung der vollständigen
Induktion gefunden, weiß aber nicht wie die hergeleitet wurde
(bin da immer kleinlich^^ will die Formel verstehen bevor ich
sie gedankenlos benutzen kann).

wenn du daran interssiert bist: Man kann natürlich auch das Verfahren der vollständigen Induktion beweisen :smile: - aber das willst du nicht wirklich, oder?
Grüße,
JPL

hi,

wenn du daran interssiert bist: Man kann natürlich auch das
Verfahren der vollständigen Induktion beweisen :smile: - aber das
willst du nicht wirklich, oder?

naja …
das verfahren der vollständigen induktion ist im wesentlichen in den peano-axiomen zur definition der natürlichen zahlen verpackt. insofern als etwas axiomatisches schlecht beweisbar.

m.

hi,

naja …
das verfahren der vollständigen induktion ist im wesentlichen
in den peano-axiomen zur definition der natürlichen zahlen
verpackt. insofern als etwas axiomatisches schlecht beweisbar.

Hab ich im Rahmen induktiver Mengen anders kennen gelernt.
Grüße,
JPL