Aquí está la prueba del libro que estoy leyendo que prueba que hay infinitos números primos:
Queremos mostrar que no es el caso de que solo haya un número finito de números primos. Supongamos que hay un número finito de números primos. Mostraremos que esta suposición conduce a una contradicción. Dejar sean todos los primos que hay. Dejar ser su producto y dejar . Entonces y , entonces hay un primo tal que . Ahora debe ser uno de ya que estos son todos los números primos que hay. Por eso . Desde y , . Pero . De este modo . Pero desde es primo, . Por eso no divide a 1. Así hemos llegado a una contradicción. Por lo tanto, nuestra suposición de que solo hay un número finito de números primos debe ser incorrecta. Por lo tanto, debe haber infinitos números primos.
Tengo un par de preguntas/comentarios con respecto a esta prueba. Usaré un ejemplo simple para ayudar a ilustrar mis preguntas:
Supongamos que solo existen 6 números primos:
Dejar
Dejar
Preguntas/Comentarios:
La prueba dice que hay un primo tal que y eso debe ser cualquiera o . Sin embargo, ninguno de los 6 primos enumerados, , divide . De hecho, los únicos divisores para son y . Entonces, ¿la prueba no se descompone aquí ya que no hay número primo? que divide ?
La factorización prima de es . Estos dos números son factores de y son de hecho primos en sí mismos ya que solo son divisibles por sí mismos o por 1. ¿He demostrado que existe primos? Si es así, ¿qué puedo concluir ahora que he demostrado esto?
no entiendo porque la contradicción divide y no divide nos lleva a la suposición de que los números primos finitos deben estar equivocados. Entiendo cómo llegamos a la contradicción. No entiendo por qué la contradicción nos lleva a la conclusión de que la suposición de que solo hay un número finito de números primos es incorrecta.
Mis disculpas por la larga publicación. Gracias por cualquier y toda la ayuda.
Este es un excelente ejemplo de una prueba que tradicionalmente se expresa como una prueba por contradicción, pero que se entiende mucho mejor de manera constructiva. Desde un punto de vista constructivo, la prueba muestra que dada cualquier lista de números primos hay un primo (cualquier divisor primo de ) que es distinto de cada . Entonces, dado cualquier conjunto finito de primos, podemos encontrar un primo que no esté en ese conjunto.
La prueba se derrumba en cierto sentido. Has llegado a una contradicción, lo que significa que la hipótesis de que hay un número finito de números primos no puede ser cierta.
Pensaste que tenías 6 primos, encontraste 2 extra. ¿Puedes simplemente agregar estos dos a tu lista y obtener todos los números primos? Si repite el proceso en estos 8 números primos, encontrará que tendrá aún MÁS números primos considerando el producto + 1. Puede seguir y seguir y nunca se quedará sin números primos. Esta es la idea de la prueba. Utiliza la contradicción porque puede hacerlo todo en un solo paso y evitar el problema potencial de hacer el proceso infinitamente muchas veces.
Supongamos que solo existen 6 números primos: 2,3,5,7,11,13
Sin embargo, ninguno de los 6 números primos enumerados (2,3,5,7,11,13) divide 30,031.
Entonces ya tenemos una contradicción. Como solo hay 6 primos (lo supusimos al principio) y ninguno de ellos divide 30.031, entonces 30.031 debe ser primo. Sin embargo, 30.031 no es uno de los únicos 6 números primos que existen. Entonces 30,031 no puede ser primo, pero debe ser primo.
Así que la prueba funciona. De hecho, funciona exactamente igual independientemente del conjunto de números que supongamos que son los únicos primos que existen. Por lo tanto, ningún conjunto finito de números puede incluir todos los números primos que existen. Por lo tanto, hay un número infinito de números primos.
Usted pregunta en el n. ° 1 si la prueba se rompe. No. Lo que falla es la suposición de que no hay más números primos. Asumiste que tenías una lista completa de números primos. Luego construiste un número que no es divisible por ninguno de los números primos de tu lista. Solo quedan dos posibilidades: o el número que construiste es primo o es divisible por un número que no está en tu lista. De cualquier manera, su lista no está completa, lo que contradice su suposición inicial.
En pocas palabras, asumió que tenía una lista completa y al usar esa suposición probó que la lista no estaba completa. Por lo tanto, la suposición debe ser incorrecta.
La respuesta a #3 es básicamente la misma. Al encontrar una contradicción cuando hizo una suposición, probó que la suposición era incorrecta.
La respuesta a la #2 es no, no probaste nada al notar que 59 y 509 son primos. Estás tratando de probar que hay una lista finita de números primos. Si elige un conjunto particular de números primos como lo hizo {2, 3, 5, 7, 11, 13} y demuestra que ese conjunto en particular no contiene todos los números primos, un escéptico simplemente diría que necesita agregar más números primos (como 59 y 509) porque no hiciste tu conjunto lo suficientemente grande. La prueba tiene que ser más general, por lo que no dice cuántos números primos hay en el conjunto finito. La prueba está escrita de modo que funcione sin importar qué tan grande sea el conjunto finito.
Punto 1: Es un teorema que cualquier número natural tiene un factor primo. La demostración es fácil: para cualquier número , el número natural más pequeño que divide es primo (si no fuera primo, no sería el más pequeño).
Punto 2: Sí, has demostrado que hay más de seis números primos. ¿Así que lo que? La prueba por contradicción no supone que sólo hay seis, sino que hay un número finito de ellos.
Punto 3: En realidad, no es realmente una prueba por contradicción stricto sensu . Está demostrado que toda lista finita de números primos es incompleta.
Aquí hay un enfoque no matemático de la lógica detrás de la prueba por contradicción...
Suponga que su suposición es que un sospechoso de un brutal asesinato es inocente porque dijo que no pudo haber estado en el lugar donde la persona fue asesinada. Sientes que posiblemente esté diciendo la verdad, pero lo que sí sabes es que hay otros 5 sospechosos. Sabes con 100% de certeza debido a los detalles del caso que no puede haber más de otros 5 sospechosos a través de información comprobada. Pero, la policía puede verificar usando evidencia física obvia, como cámaras de video, que los 5 sospechosos posiblemente no sean culpables. Entonces hay otro sospechoso o el que se supone inocente es culpable. Pero dijimos que era imposible considerar a otros sospechosos. Por lo tanto, nuestro sospechoso original es culpable.
Esto es exactamente lo que sucede en una prueba por contradicción.
La prueba es esencialmente sobreexplicar. El punto de contradicción habría sido mucho más claro si el autor hubiera:
Desde no puede tener ninguno de como factor primo ya tenemos una contradicción.
El resto es solo explicarle a la muerte por qué no pueden ser factores primos de lo cual debe quedar claro ya que es lejos de ser un múltiplo de cualquiera de esos números primos.
Empezar con siendo los únicos números primos. Entonces tendrías como el nuevo número. no dividir . Pero a diferencia de tu caso, es un número primo. Entonces la suposición es incorrecta.
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Carlos Witthoft