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「n^2+1=0ならばn=−1」がなぜ真なのか

    長田 健五 (id: 1995) (2024年2月19日21:28)
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    写真の問題の(イ)で、確かに「n^2+1=0ならばn=−1」の対偶が真になるので「n^2+1=0ならばn=−1」が真になるという理屈は分かるのですが、どうしても「n^2+1=0ならばn=−1」が真だとは思えません、というより偽だとしか思えません。 これをどう理解すれば対偶を介さずに「真」だと思える、もしくは「真偽が判断しづらい」と思えるでしょうか。

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    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月19日22:41)
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    長田 健五さん、こんばんは。 これは論理学の問題ですね。 『命題「pならばqである」が真である』とはどういうことかというと、 pが成立している時は必ずqも成立している」という意味なのです。 前提として「pが成立している」ということがあるのです。 p自体が成立していないときは、qが成立しようがしまいがどうでもいいことで、 前提pが成立していないときは「pならばq」は真とされます。 たとえば「1=2ならば3=4である」は真なのです。だって1=2がそもそも成り立っていないのですから。 もしも1=2が成り立っていれば両辺に2を足せば3=4は成立します。 「1=2ならば3=5である」だって1=2の両辺を2倍して1を足せば3=5は成立します。 仮定が偽のときはどんな結論でも導けるのです。 「pならばq」は「pが成立している時にqが成立していない」ときだけ偽になります。 「pが成立していてqも成立している」時はもちろん真。 「pが成立していなくてqが成立している」は真。 「pが成立していなくてqも成立していない」も真。 「ならば」という論理記号の意味が日常の言葉の「ならば」とはちょっと異なっています。 数学での「または」も日常の「または」とは若干意味が異なりますね。 AまたはBというのは、日常の言葉ではAかBのどちらか一方という意味になりますが、数学では「AかBか両方か」という意味になります。 けっこう論理学的なお話です。 この問題では仮定「n²+1=0」がそもそも成り立つことがないのですから、どんな結論でも導けます。「n=-1」でも「n=1000」でも「1=5」でもね。で、その命題は真であるということになります。そもそも待遇が真であることは証明できたじゃないですか。 n²+1=0が成り立っているとします。このとき、どうやってn=-1を導きましょうかね。クイズですね。 ちょっと考えてみますね。うまくいったらお知らせします。 これで大丈夫ですか?わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、コメント欄になにか返事を書いてください。よろしく。
    長田 健五 (id: 1995) (2024年2月19日23:30)
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    なるほど!! 例えが分かりやすすぎます! めちゃめちゃ腑に落ちました。 > ちょっと考えてみますね。 そこまでしてくださらなくても!有料のアプリとかよりも早く分かりやすく教えてくださってるのに。申し訳なくなります。 ありがとうございました!

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月20日8:05)
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    どういたしまして。 きのう寝るまで考えたんですけど、うまくいきませんでした。数楽パズルを解く感じで考えますね。

    長田 健五 (id: 1995) (2024年2月20日11:05)
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    m(_ _)m

    綾野 穂香 (id: 2794) (2024年2月20日12:32)
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    このパズルを解く上で重要なことは、整数の二乗が0以上であることです。 n²+1 を変形すると、n²+1 = (2n²+2)/2 = (n²+1+n²+1)/2 = (n²+2n+1+n²-2n+1)/2 = ((n+1)²+(n-1)²)/2 です。ここで、整数の二乗が0以上であることから、(n-1)² は 0 以上です。そのため、((n+1)²+(n-1)²)/2 = 0 となるには、(n+1)² = 0 である必要があります。これを解くと n=-1 です。 なお、背理法を認めてよいのであれば、「n≠-1 を仮定すると矛盾するため背理法より n=-1」という(つまらない)導き方ができます。

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2024年2月20日13:06)
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    綾野 穂香さん、 整数の二乗が0以上であるのはこの問題では言えないと思います。事実n²=-1という前提(仮定)の世界ですので。 背理法はすなわち対偶の利用なので、待遇を使いたくない彼を納得させることはできないのです。やはりn²+1=0という数式を、数学的には正しい変形や推論をしながらn=-1を導きたいのですが…。「誤った仮定からはどんな結論でも導ける」と思っていたのですが、それは正しいでしょうか?勘違いでしょうか?

    綾野 穂香 (id: 2794) (2024年2月20日13:29)
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    > 整数の二乗が0以上であるのはこの問題では言えないと思います。 n²=-1 という前提があるかどうかに関わらず、整数の二乗が0以上であることは成り立ちます。ただ、矛盾が生じているだけです。 > 背理法はすなわち対偶の利用なので、待遇を使いたくない彼を納得させることはできないのです。 背理法と対偶の証明能力が等価であることを考えると、どちらも「直感的でない」といえばその通りかもしれません。失礼しました。 > やはりn²+1=0という数式を、数学的には正しい変形や推論をしながらn=-1を導きたいのですが…。 複素数の範囲では「n²+1=0 ならば n=-1」は偽であるため、nが整数であることをどこかで使う必要があります。そこで、整数の二乗が0以上であることを用いており、これは高校数学では認められた推論のはずです。 > 「誤った仮定からはどんな結論でも導ける」と思っていたのですが、それは正しいでしょうか?勘違いでしょうか? 対偶や背理法が使える高校数学の論理体系においては正しいです。

    長田 健五 (id: 1995) (2024年2月20日14:14)
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    2方ともありがとうございますm(_ _)m 僕的には、くさぼうさんの解説で「n^2+1=0ならばn=−1」は対偶を介さない場合「偽であるとしか思えない」という認識から「真偽が判断しにくい」という認識に持っていけたので、 その時点で、「n≠−1ならばn^2+1≠0」が真ならば「n^2+1=0ならばn=−1」は真だということを完全に理解することが出来ました。 なので、「誤った仮定からはどんな結論でも導ける」ということが言えるかは分かりませんが、とりあえず誤った仮定の命題の真偽を問う問題で、「1=2ならば3=4である」のような簡単に真偽を判断できる問題以外は、対偶を考えて処理することにします。

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