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Beispiel mit fehlendem Induktionsanfang

Wir zeigen nun an einem Beispiel, dass man eine unwahre Behauptung mit vollständiger Induktion beweisen kann, wenn man auf den Induktionsanfang verzichtet. In unserem Beispiel beweisen wir nun, dass alle ungeraden Zahlen durch \(2\) teilbar also gerade sind.
Beispiel:
Wir zeigen mit vollständiger Induktion die folgende Aussage:
\(\qquad\)
Alle ungeraden Zahlen \(2n+1\) mit \(n\in \mathbb{N}\) sind durch \(2\) teilbar.
Fehlerhafter Beweis mit vollständiger Induktion:
Induktionsschritt:
Induktionsvoraussetzung:
\(\qquad\)
Wir nehmen an, dass für ein festes, aber beliebiges \(n\) gilt:
\(\qquad\)
\(2n+1\) ist durch \(2\) teilbar\(\qquad (*)\)
Induktionsbehauptung:
\(\qquad\)
Wir behaupten, dass dann auch gilt:
\(\qquad\)
\(2(n+1)+1\) ist durch \(2\) teilbar
Induktionsbeweis:
\(\qquad\)
Wir formen die Gleichung weiter um:
\(\qquad\)
\(2(n+1)+1=2n+2+1=(\underbrace{2n+1}_{(*)})+2\)
\(\qquad\)
Nach Induktionsvoraussetzung \((*)\) ist \(2n+1\) durch \(2\) teilbar. Es gibt also eine natürliche Zahl \(u\) mit \(2n+1=2u\). Setzen wir dies ein, so erhalten wir:
\(\qquad\)
\(2(n+1)+1=2u+2\)
\(\qquad\)
Nun klammern wir \(2\) aus und erhalten:
\(\qquad\)
\(2(n+1)+1=2(u+1)=2v\)
\(\qquad\)
\(v= u+1\) ist hierbei eine natürliche Zahl, da \(u\in\mathbb{N}\). Wir haben somit gezeigt, dass die Induktionsbehauptung stimmt.
\(\blacksquare\)
Verzichten wir also auf den Induktionsanfang, dann können wir beweisen, dass alle ungeraden Zahlen gerade sind. Schauen wir uns jetzt den Induktionsanfang an:
Induktionsanfang:
Für \(n=0\) gilt:
\(\qquad\)
\(2\cdot 0+1=1\) ist nicht durch \(2\) teilbar
Der Induktionsanfang ist somit falsch.
Da bereits der Induktionsanfang nicht korrekt ist, können wir die Behauptung nicht mit vollständiger Induktion beweisen. Mehr noch: wir haben die Behauptung sogar durch ein Gegenbeispiel widerlegt.
\(\enspace\)