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Die Problemklassen

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Zusammenfassung

Behauptungen, die durch vollständige Induktion bewiesen werden können, lassen sich in verschiedene Problemklassen unterteilen. Durch diese Strukturierung gewinnst du einen besseren Überblick über Aufgaben, mit denen du dich möglicherweise in Klausuren konfrontiert siehst. Zudem wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, für jede der Klassen eine speziell dafür optimierte Lösungsstrategie zu entwickeln. Wie du in diesem Kapitel feststellen wirst, gibt es für jeden Aufgabentyp Besonderheiten, auf die man achten muss, und Tricks, die dir das Leben spürbar erleichtern werden. Zudem wirst du erkennen, dass jede Klasse durchaus ihre Berechtigung besitzt, auch wenn man das anfangs gar nicht so recht glauben mag. Insbesondere bei den „Teilbarkeitszusammenhängen“ sehen viele nicht direkt konkrete Anwendungsfelder oder Benefits, die sich z. B. aus der Erkenntnis, dass \(n^{2}+n\) für alle natürlichen Zahlen \(n\) immer eine gerade Zahl ist, ergeben. Sieh dieses Kapitel als das an, was es ist: eine Sammlung (fast) aller möglichen Induktionsbeweisklassen und als Planungsinstrument für eine erfolgreiche Klausurvorbereitung!

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Notes

  1. 1.

    Dieser Algorithmus wurde nach seinen Erfindern Ron Rivest, Adi Shamir und Leonard Adleman benannt.

  2. 2.

    Die 1 selbst ist definitionsgemäß jedoch keine Primzahl, obwohl sie diese beiden Eigenschaften erfüllt. Die kleinste Primzahl ist 2. Eine größte Primzahl gibt es nicht, da es unendlich viele Primzahlen gibt.

  3. 3.

    Teilen mit Rest ist für die Induktionsaufgaben in diesem Buch unwichtig und wird deshalb nicht näher behandelt.

  4. 4.

    Je nachdem, wie die Teilbarkeit in deiner Vorlesung definiert ist, werden auch die Teiler entweder nur aus den natürlichen Teilern bestehen, oder es wird explizit der Begriffnatürlicher Teiler eingeführt. In diesem Buch spielt diese Unterscheidung keine Rolle. Es wird jedoch versucht, das „Beste“ aus beiden Welten abzugreifen, d. h., die Teilbarkeit wurde für ganze Zahlen definiert, der Begriff Teiler auf die natürlichen Teiler reduziert und auf die Unterscheidung dieser beiden Teilertypen hingewiesen. Es gibt noch weitere Teilerarten (z. B. Primteiler), die hier aber getrost ignoriert werden können.

  5. 5.

    Es könnten innerhalb der Ungleichungsprobleme weitere Subklassen definiert werden, die dann mit einer modifizierten Form des Algorithmus abgedeckt werden können. Früher oder später stößt man dann aber auf ein ähnliches Problem wie bei der Kategorisierung: Wenn (im Extremfall) jedes einzelne Objekt eine eigene Kategorie bildet, sollte das Bilden von Kategorien infrage gestellt werden.

  6. 6.

    Dieser Punkt ist wichtig: Du sollst die explizite Formel beweisen und nicht die rekursive. Die rekursive Form nutzt du aus, um die explizite beweisen zu können.

  7. 7.

    Im Umfeld der linearen Algebra gibt es jedoch sehr viele Induktionsbeweise, z. B. zur Invertierbarkeit des Produkts invertierbarer Matrizen.

  8. 8.

    Mit diesem Algorithmus entscheidet Google, wie weit „vorne“ eine Webseite gelistet ist, d. h., wie relevant sie im Vergleich zum Rest des Internets ist.

  9. 9.

    1 ist das neutrale Element bezüglich der Multiplikation in \(\mathbb{R}\).

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Correspondence to Florian André Dalwigk .

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Dalwigk, F.A. (2019). Die Problemklassen. In: Vollständige Induktion. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-58633-4_4

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