
問題の解答

検索用コード(LaTeX)
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% 例題I2.1.13:対偶を用いた証明1(One More)★★
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次の命題を証明せよ.ただし,$m,n$を整数とする.
(1) $n^2$が偶数ならば,$n$は偶数である.
(2) $mn$が偶数ならば,$m$または$n$は偶数である.
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% 例題I2.1.13の解答(One More)★★
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(1) もとの命題の対偶「$n$が奇数ならば,$n^2$は奇数である」を証明する.
$n$は奇数であるとき,整数$k$を用いて$n=2k+1$と表せるから,
\[
n^2=(2k+1)^2=2(2k^2+2k)+1
\]
$k$は整数より,$2k^2+2k$も整数であるから,$n^2$は奇数である.
よって,対偶が証明されたから,もとの命題も成り立つ.$\blacksquare$
(2) もとの命題の対偶「$m,n$がともに奇数ならば,$mn$は奇数である」を証明する.
$m,n$は奇数であるとき,整数$k,l$を用いて$m=2k+1,n=2l+1$と表せるから,
\[
mn=(2k+1)(2l+1)=2(2kl+k+l)+1
\]
$k,l$は整数より,$2kl+k+l$も整数であるから,$mn$は奇数である.
よって,対偶が証明されたから,もとの命題も成り立つ.$\blacksquare$
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% 問題I2.1.13:対偶を用いた証明1(One More)★★
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次の命題を証明せよ.ただし,$a,b$を整数とする.
(1) $a^3$が偶数ならば,$a$は偶数である.
(2) $a^2+b^2$が奇数ならば,積$ab$は偶数である.
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% 問題I2.1.13の解答(One More)★★
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(1) もとの命題の対偶「$a$が奇数ならば,$a^3$は奇数である」を証明する.
$a$は奇数であるとき,整数$k$を用いて$a=2k+1$と表せるから,
\[
a^3=(2k+1)^3=8k^3+12k^2+6k+1=2(4k^3+6k^2+3k)+1
\]
$k$は整数より,$4k^3+6k^2+3k$も整数であるから,$a^3$は奇数である.
よって,対偶が証明されたから,もとの命題も成り立つ.$\blacksquare$
(2) もとの命題の対偶「積$ab$が奇数ならば,$a^2+b^2$は偶数である」を証明する.
$ab$は奇数であるとき,$a,b$はともに奇数であり,整数$k,l$を用いて$a=2k+1,b=2l+1$と表せるから,
\begin{align*}
a^2+b^2&=(2k+1)^2+(2l+1)^2\\
&=4k^2+4k+1+4l^2+4l+1\\
&=2(2k^2+2k+2l^2+2l+1)
\end{align*}
$k,l$は整数より,$2k^2+2l^2+2k+2l+1$も整数であるから,$a^2+b^2$は偶数である.
よって,対偶が証明されたから,もとの命題も成り立つ.$\blacksquare$
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