Teorija

Lai matemātikā pierādītu, ka kāds apgalvojums nav patiess, pietiek atrast kaut vienu aplamu piemēru.
Piemēram, apgalvojums - visiem četrstūriem leņķi ir taisni (\(90\)°), ir aplams, jo var uzzīmēt tādu četrstūri, kuram divi leņķi ir šauri, bet divi - plati.
čertstūris.jpeg
 
Jāatceras, ka, lai pierādītu, ka kāds apgalvojums ir patiess, nepietiek atrast vienu vai vairākus piemērus.
No tā, ka daži atsevišķie apgalvojumi ir pareizi, nedrīkst secināt, ka ir pareizs vispārīgais apgalvojums.
Ko tas nozīmē?
Visus apgalvojumus iedala atsevišķos un vispārīgos. Vispārīgie apgalvojumi kaut ko apgalvo par vairākiem skaitļiem (priekšmetiem, figūrām un tml.); atsevišķi apgalvojumi kaut ko apgalvo par vienu objektu.
Piemērs:
Atsevišķs apgalvojums - \(6\) nedalās ar \(15\).
Vispārīgs apgalvojums - neviens viencipara naturāls skaitlis nedalās ar \(15\).
Vispārīgu apgalvojumu vienmēr var izteikt, lietojot vienu vai vairākus parametrus.
Piemērā doto apgalvojumu var pierakstīt šādā formā: ja \(n\) ir naturāls viencipara skaitlis, tad \(n\) nedalās ar \(15\).
Ievietojot dažādas parametra vērtības, iegūst atsevišķus apgalvojumus.
 
Katru no atsevišķiem apgalvojumiem varam attēlot ar rūtiņu; tad vispārīgais apgalvojums attēlojas ar "lenti", kas sastāv no \(9\) rūtiņām (zīm): pirmā rūtiņa atbilst apgalvojumam "\(1\) nedalās ar \(15\)", otrā rūtiņa - apgalvojumam "\(2\) nedalās ar \(15\)" utt.
9 Rūtiņas.jpg
\(n=1\), \(n=2\), \(n=3\), \(n=4\), \(n=5\), \(n=6\), \(n=7\), \(n=8\), \(n=9\)
 
Šādā veidā var attēlot jebkuru vispārīgu apgalvojumu. Atkarībā no parametra vērtību kopas, šī "lente" būs galīga vai bezgalīga.
 
Pierādīt, ka atsevišķs apgalvojums ir patiess, parasti var bez kādām neskaidrībām. Dotajā piemērā pārliecināmies, ka \(1\) ar \(15\) nedalās, \(2\) ar \(15\) nedalās, \(3\) nedalās ar \(15\), utt.
 
Ko nozīmē pierādīt, ka patiess ir vispārīgais apgalvojums?
Pierādīt vispārīgu apgalvojumu nozīmē pierādīt visus atsevišķos apgalvojumus, kurus var iegūt, ievietojot  parametra vietā pieļaujamās vērtības.
   
Ja vispārīgā apgalvojuma parametra vērtību kopa ir galīga, tad ir iespējams uzrakstīt visus atsevišķos apgalvojumus un katru no tiem pierādīt. Tādā gadījumā katru pierādīto atsevišķo apgalvojumu uz "lentes" varētu attēlot kā iekrāsotu rūtiņu, ja visas rūtiņas aizkrāsotas -  vispārīgais apgalvojums ir pierādīts.
 
Bet ko darīt, ja vispārīgā apgalvojuma parametra vērtību ir bezgalīgi daudz? Tad atsevišķos apgalvojumus pat nevar pierakstīt, kur nu vēl katru no tiem pierādīt. 
  
Piemēram:
  • Ja ģeometriska figūra \(F\) ir kvadrāts, tad figūras \(F\) diagonāles ir perpendikulāras.
  • Ja \(x\) ir naturāls skaitlis, kas beidzas ar \(0\), tad \(x\) dalās ar \(5\).
  • Katram naturālam \(n\) skaitlis \(n(n+1)\) dalās ar \(2\).
Lai pierādītu, ka vispārīgais apgalvojums nav patiess, pietiek konstatēt kaut vienu aplamu atsevišķo apgalvojumu (ko sauc par pretpiemēru). Taču no tā, ka daži atsevišķie apgalvojumi ir pareizi, nedrīkst secināt, ka ir pareizs vispārīgais apgalvojums.
Pierādi, ka neviens naturāls skaitlis, kura pierakstā ir tikai vieninieki, nedalās ar \(7\).
"Lentes" sākums ar atsevišķajiem apgalvojumiem izskatās šādi:
1.jpg
    n=1, n=2, n=3, n=4, n=5, n=6, n=7, n=8, n=8, n=9 ....
 
Redzam, ka sestā rūtiņa nav aizkrāsota, jo \(111111:7 = 15873\). Secinām, ka vispārīgais apgalvojums nav patiess. Bet mums nebija nekādu cerību šādā veidā pierādīt, ka vispārīgais apgalvojums ir patiess.
  
Matemātikā ir dažādi pierādīšanas paņēmieni. Pierādīt vispārīgus apgalvojumus, teorēmas ir sarežģīti. Daudzi jo daudzi domātāji jau tūkstošiem gadu  tam ir veltījuši visu savu dzīvi. Un šis darbs nekad nebūs pabeigts. Vienmēr būs vajadzīgi jauni, gudri cilvēki, kas pierāda jaunus apgalvojumus.
 
Atsauce:
A. Andžāns, P. Zariņš. Matemātiskās indukcijas metode un varbūtību teorijas elementi. Rīga : Zvaigzne,1983.185 lpp.(izm. 6.-9.lpp.)