Hier ist der Beweis aus dem Buch, das ich gerade lese, das beweist, dass es unendlich viele Primzahlen gibt:
Wir wollen zeigen, dass es nicht nur endlich viele Primzahlen gibt. Angenommen, es gibt endlich viele Primzahlen. Wir werden zeigen, dass diese Annahme zu einem Widerspruch führt. Lassen alle Primzahlen sein, die es gibt. Lassen ihr Produkt sein und lassen . Dann Und , also gibt es eine Primzahl so dass . Jetzt muss einer sein da dies alles Primzahlen sind, die es gibt. Somit . Seit Und , . Aber . Daher . Aber seit ist prim, . Somit teilt 1 nicht. Damit haben wir einen Widerspruch erreicht. Daher muss unsere Annahme, dass es nur endlich viele Primzahlen gibt, falsch sein. Also muss es unendlich viele Primzahlen geben.
Ich habe ein paar Fragen/Kommentare zu diesem Beweis. Ich werde ein einfaches Beispiel verwenden, um meine Fragen zu veranschaulichen:
Angenommen, es existieren nur 6 Primzahlen:
Lassen
Lassen
Fragen/Kommentare:
Der Beweis besagt, dass es eine Primzahl gibt so dass und das muss beides sein oder . Jedoch keine der 6 aufgelisteten Primzahlen, , teilt . Tatsächlich sind die einzigen Teiler für Sind Und . Bricht dann hier nicht der Beweis zusammen, da es keine Primzahl gibt das teilt ?
Die Primfaktorzerlegung von Ist . Diese beiden Zahlen sind Faktoren von und sind tatsächlich selbst Primzahlen, da sie nur durch sich selbst oder durch 1 teilbar sind. Habe ich gezeigt, dass es existiert? Primzahlen? Wenn ja, was kann ich jetzt schließen, nachdem ich dies gezeigt habe?
Ich verstehe nicht, warum der Widerspruch teilt Und teilt sich nicht führen uns zu der Annahme, dass die endlich vielen Primzahlen falsch sein müssen. Ich verstehe, wie wir zu dem Widerspruch gekommen sind. Ich verstehe nicht, warum uns der Widerspruch zu dem Schluss führt, dass die Annahme, dass es nur endlich viele Primzahlen gibt, falsch ist.
Ich entschuldige mich für den langen Beitrag. Danke für jede Hilfe.
Dies ist ein hervorragendes Beispiel für einen Beweis, der traditionell als Widerspruchsbeweis formuliert wird, aber konstruktiv viel besser verstanden wird. Aus konstruktiver Sicht zeigt der Beweis dies bei einer gegebenen Liste von Primzahlen es gibt eine Primzahl (jeder Primteiler von ), die sich voneinander unterscheiden . Bei einer gegebenen endlichen Menge von Primzahlen können wir also eine Primzahl finden, die nicht in dieser Menge enthalten ist.
Der Beweis bricht gewissermaßen zusammen. Sie haben einen Widerspruch erreicht, was bedeutet, dass die Hypothese, dass es endlich viele Primzahlen gibt, unmöglich wahr sein kann.
Sie dachten also, Sie hätten 6 Primzahlen, Sie haben 2 zusätzliche gefunden. Können Sie diese beiden einfach zu Ihrer Liste hinzufügen und alle Primzahlen erhalten? Wenn Sie den Vorgang mit diesen 8 Primzahlen wiederholen, werden Sie feststellen, dass Sie noch MEHR Primzahlen haben werden, wenn Sie das Produkt + 1 betrachten. Sie können immer weitermachen und Ihnen werden nie die Primzahlen ausgehen. Das ist die Idee des Beweises. Es verwendet Widerspruch, weil Sie alles in einem Schritt tun können und das potenzielle Problem vermeiden, den Prozess unendlich oft zu wiederholen.
Angenommen, es existieren nur 6 Primzahlen: 2,3,5,7,11,13
Jedoch teilt keine der 6 aufgelisteten Primzahlen (2,3,5,7,11,13) 30.031.
Dann haben wir schon einen Widerspruch. Da es nur 6 Primzahlen gibt (das haben wir am Anfang angenommen) und keine davon 30.031 teilt, muss 30.031 eine Primzahl sein. Allerdings ist 30.031 keine der nur 6 existierenden Primzahlen. Also kann 30.031 keine Primzahl sein, muss aber eine Primzahl sein.
Der Beweis funktioniert also. Tatsächlich funktioniert es genau gleich, unabhängig davon, welche Menge von Zahlen wir für die einzigen existierenden Primzahlen halten. Somit kann keine endliche Menge von Zahlen alle existierenden Primzahlen enthalten. Es gibt also unendlich viele Primzahlen.
Sie fragen in #1, ob der Beweis zusammenbricht. Nein. Was zusammenbricht, ist die Annahme, dass es keine Primzahlen mehr gibt. Sie sind davon ausgegangen, dass Sie eine vollständige Liste von Primzahlen haben. Dann hast du eine Zahl konstruiert, die durch keine der Primzahlen in deiner Liste teilbar ist. Es bleiben nur zwei Möglichkeiten: Entweder ist die von Ihnen konstruierte Zahl eine Primzahl oder sie ist durch eine Zahl teilbar, die nicht in Ihrer Liste steht. So oder so ist Ihre Liste nicht vollständig, was Ihrer ursprünglichen Annahme widerspricht.
Einfach ausgedrückt, Sie nahmen an, Sie hätten eine vollständige Liste, und indem Sie diese Annahme verwendeten, bewiesen Sie, dass die Liste nicht vollständig war. Die Annahme muss also falsch sein.
Die Antwort auf #3 ist im Grunde die gleiche. Indem Sie bei einer Annahme einen Widerspruch gefunden haben, haben Sie bewiesen, dass die Annahme falsch ist.
Die Antwort auf #2 ist nein, du hast dir nichts bewiesen, indem du festgestellt hast, dass 59 und 509 beide Primzahlen sind. Sie versuchen zu beweisen, dass es eine endliche Liste von Primzahlen gibt. Wenn Sie eine bestimmte Menge von Primzahlen auswählen, wie Sie es bei {2, 3, 5, 7, 11, 13} getan haben, und zeigen, dass diese bestimmte Menge nicht alle Primzahlen enthält, würde ein Skeptiker einfach sagen, dass Sie weitere Primzahlen hinzufügen müssen (wie 59 und 509), weil Sie Ihr Set nicht groß genug gemacht haben. Der Beweis muss allgemeiner sein, weshalb er nicht sagt, wie viele Primzahlen in der endlichen Menge sind. Der Beweis ist so geschrieben, dass er funktioniert, egal wie groß die endliche Menge ist.
Punkt 1: Es ist ein Satz , dass jede natürliche Zahl hat einen Primfaktor. Der Beweis ist einfach: für jede Zahl , die kleinste natürliche Zahl was teilt ist eine Primzahl (wenn sie keine Primzahl wäre, wäre sie nicht die kleinste).
Punkt 2: Ja, Sie haben bewiesen, dass es mehr als sechs Primzahlen gibt. Na und? Der Widerspruchsbeweis setzt nicht voraus, dass es nur sechs gibt, sondern dass es eine endliche Anzahl von ihnen gibt.
Punkt 3: Eigentlich ist es nicht wirklich ein Widerspruchsbeweis im engeren Sinn . Es ist bewiesen, dass jede endliche Liste von Primzahlen unvollständig ist.
Hier ist eine nicht-mathematische Herangehensweise an die Logik hinter dem Beweis durch Widerspruch ...
Angenommen, Sie gehen davon aus, dass ein Verdächtiger eines brutalen Mordes unschuldig ist, weil er sagte, er könne nicht an dem Ort gewesen sein, an dem die Person ermordet wurde. Sie haben das Gefühl, dass er möglicherweise die Wahrheit sagt, aber was Sie wissen, ist, dass es 5 weitere Verdächtige gibt. Sie wissen mit 100%iger Sicherheit aufgrund der Einzelheiten des Falls, dass es nicht mehr als 5 weitere Verdächtige anhand nachgewiesener Informationen geben kann. Die Polizei kann jedoch anhand von offensichtlichen physischen Beweisen wie Videokameras überprüfen, dass die 5 Verdächtigen unmöglich schuldig sein können. Dann gibt es entweder einen anderen Verdächtigen oder der Unschuldig geglaubte ist schuldig. Aber wir sagten, dass es unmöglich sei, andere Verdächtige in Betracht zu ziehen. Deshalb ist unser ursprünglicher Verdächtiger schuldig.
Genau das passiert beim Widerspruchsbeweis.
Der Beweis ist im Wesentlichen übererklärend. Der Punkt des Widerspruchs wäre viel klarer gewesen, wenn der Autor Folgendes getan hätte:
Seit kann nichts davon haben als Primfaktor haben wir bereits einen Widerspruch.
Der Rest erklärt nur zu Tode, warum können keine Primfaktoren von sein was da klar sein sollte Ist davon ab, ein Vielfaches einer dieser Primzahlen zu sein.
Beginnen mit die einzigen Primzahlen sind. Dann hättest du als neue Nummer. nicht teilen . Aber im Gegensatz zu Ihrem Fall ist eine Primzahl. Die Annahme ist also falsch.
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