Mathematik Beweisführung – Direkter und indirekter Beweis
Karteikarten zum Thema „Mathematik“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist ein direkter Beweis? · Wie funktioniert ein indirekter Beweis (Widerspruchsbe…
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15 KartenWas ist ein direkter Beweis?
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Ein direkter Beweis leitet die zu zeigende Aussage durch logische Schlussfolgerungen aus den Voraussetzungen her, ohne Umwege über Negationen.
Wie funktioniert ein indirekter Beweis (Widerspruchsbeweis)?
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Man nimmt das Gegenteil der zu beweisenden Aussage an und zeigt, dass dies zu einem logischen Widerspruch führt – die ursprüngliche Aussage muss dann wahr sein.
Was versteht man unter Contraposition?
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Die Contraposition beweist eine Implikation A → B, indem man die äquivalente Gegenimplikation ¬B → ¬A zeigt – oft einfacher als der direkte Weg.
Wann ist ein direkter Beweis der Contraposition vorzuziehen?
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Wenn die Voraussetzungen natürlich zur Schlussfolgerung führen und keine Negationen nötig sind – der Beweis wird übersichtlicher und fehleranfälliger.
Wann bietet sich ein Widerspruchsbeweis besonders an?
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Bei Aussagen, die eine Nichtexistenz oder Eindeutigkeit formulieren, oder wenn die direkte Herleitung schwer zugänglich ist.
Beweise direkt: Die Summe zweier gerader Zahlen ist gerade.
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Seien a=2k, b=2m mit k,m∈ℤ. Dann a+b=2k+2m=2(k+m). Da k+m∈ℤ ist, ist a+b ein Vielfaches von 2, also gerade.
Beweise indirekt: √2 ist irrational.
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Annahme: √2=p/q gekürzt. Dann 2=p²/q² ⇒ p²=2q². Also ist p² und damit p gerade. Setze p=2k ⇒ 4k²=2q² ⇒ q²=2k², also q auch gerade. Widerspruch zur Gekürztheit.
Was ist der Unterschied zwischen Existenzbeweis und Allaussage-Beweis?
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Existenzbeweis: Ein einziges Beispiel genügt (konstruktiv oder nicht-konstruktiv). Allaussage: Muss für alle Elemente der Menge gelten – ein Gegenbeispiel widerlegt sie.
Wie funktioniert der Beweis durch Fallunterscheidung?
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Man zerlegt die Voraussetzungen in erschöpfende, disjunkte Fälle und beweist die Aussage für jeden Fall separat – die Gesamtheit beweist die Aussage.
Was besagt das Prinzip der vollständigen Induktion?
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Gilt A(1) und folgt aus A(k) immer A(k+1), so gilt A(n) für alle n∈ℕ. Basis und Induktionsschritt sind beide zwingend nötig.
Was ist ein triviales Beweiselement (vacuous truth)?
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Eine Implikation A → B ist wahr, wenn A falsch ist – die Aussage sagt über leere Mengen nichts aus, ist aber logisch valide.
Welche häufigen Fehler passieren bei indirekten Beweisen?
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Nicht das exakte Gegenteil annehmen, zirkuläre Argumentation, Widerspruch nicht explizit benennen, oder die Annahme nicht vollständig widerlegen.
Wie strukturiere ich einen mathematischen Beweis sauber?
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1. Gegeben und Gesucht formulieren. 2. Beweisidee skizzieren. 3. Jeder Schritt begründet (Definition, Lemma, Axiom). 4. Schlussaussage explizit als bewiesen kennzeichnen.
Was ist ein konstruktiver vs. nicht-konstruktiver Existenzbeweis?
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Konstruktiv: Das gesuchte Objekt wird explizit angegeben oder algorithmisch erzeugt. Nicht-konstruktiv: Existenz wird logisch gezeigt, ohne das Objekt zu nennen (z. B. über Widerspruch).
Wie widerlegt man eine Allaussage korrekt?
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Ein einziges Gegenbeispiel genügt: Man nennt ein Element der Grundmenge, das die Eigenschaft nicht erfüllt – die Allaussage ist damit bewiesen falsch.