가장 간단한 수학적 귀납법 ¶
N_0(0를 포함한 자연수)에 대해, f(0)이 성립되고, N_0에 포함된 모든 x에 대해 f(x)가 성립하면 f(x+1)이 성립한다면, N_0에 포함된 모든 x에 대해 f(x)가 성립한다.
f(0)이 참이고, f(x)가 참이라고 가정하면 f(x+1)이 참임을 증명한다. f(0)이 참이므로 f(1)이 참이고, f(1)이 참이므로 f(2)도 참이다. 이와 같이 모든 자연수 x에 대해 f(x)가 참임이 증명되었다.
이 때, f(x)이면 f(x+1)을 증명하기 위해 f(x)가 참임을 증명할 필요가 없음을 유의하라. f(x)를 참이라고 가정하고 f(x+1)을 증명하는 것이다.
이 때, f(x)이면 f(x+1)을 증명하기 위해 f(x)가 참임을 증명할 필요가 없음을 유의하라. f(x)를 참이라고 가정하고 f(x+1)을 증명하는 것이다.
예 ¶
모든 자연수 n에 대해, 1부터 n까지 자연수의 합은 n(n+1)/2 이다.
f(x)가 1부터 x까지 자연수의 합일때, f(1) = 1 = 1*2/2 이고 이것은 당연히 참이다.
f(x)=x(x+1)/2 라고 가정하면, f(x+1) = x(x+1)/2+x+1 = { x(x+1) + 2(x+1) } / 2 = (x+1)(x+2) / 2 = (x+1){ (x+1)+1 } / 2 이므로 f(x+1)에 대해서도 성립한다.
그러므로 모든 자연수 n에 대해 1부터 n까지 자연수의 합은 n(n+1)/2 이다.
f(x)=x(x+1)/2 라고 가정하면, f(x+1) = x(x+1)/2+x+1 = { x(x+1) + 2(x+1) } / 2 = (x+1)(x+2) / 2 = (x+1){ (x+1)+1 } / 2 이므로 f(x+1)에 대해서도 성립한다.
그러므로 모든 자연수 n에 대해 1부터 n까지 자연수의 합은 n(n+1)/2 이다.
좀 더 복잡한 수학적 귀납법 ¶
N_0에 대해 위의 수학적 귀납법이 성립하는 것은, 0으로부터 시작하여 원소에 +1을 하는 것만으로 N_0의 모든 원소를 만들(construct) 수 있기 때문이다.
즉 특정한 집합 A에 대해, A의 모든 원소를 유한한 개수의 방법으로 만들 수 있다면, 각각의 방법에 대해 수학적 귀납법을 적용하여 A의 모든 원소를 순회(iterate)할 수 있도록 증명하면 된다.
즉 특정한 집합 A에 대해, A의 모든 원소를 유한한 개수의 방법으로 만들 수 있다면, 각각의 방법에 대해 수학적 귀납법을 적용하여 A의 모든 원소를 순회(iterate)할 수 있도록 증명하면 된다.