۲۰ امتحان نهایی / نمونه سؤال · اثبات و برهان
۸ اثبات گام‌به‌گام

نمونه سؤال اثبات کنید؛
از داده به حکم، هر گام با یک دلیل

این آزمونک در همین سایت تألیف شده و برگهٔ رسمی نیست. در اثبات، نتیجه نباید در مقدمه فرض شود؛ داده‌ها، تعریف‌ها و قضیه‌های مجاز را به ترتیب به حکم وصل کن.

۸
آزمونک تألیفی اثبات

کنار هر سطر دلیلش را بنویس: داده، تعریف، خاصیت جبری یا قضیه. شکل به فهم کمک می‌کند اما جای برهان را نمی‌گیرد.

۱. زوج‌بودن

سؤال: ثابت کن مجموع دو عدد زوج، زوج است.

پاسخ

اگر a=2m و b=2n باشند، آنگاه a+b=2m+2n=2(m+n). چون m+n صحیح است، مجموع مضربی از ۲ و زوج است.

۲. فرد‌بودن

سؤال: ثابت کن حاصل‌ضرب دو عدد فرد، فرد است.

پاسخ

دو عدد را 2m+1 و 2n+1 می‌گیریم. حاصل‌ضرب برابر 2(2mn+m+n)+1 است؛ عبارت داخل پرانتز صحیح است، پس حاصل فرد است.

۳. مربع عدد

سؤال: ثابت کن مربع هر عدد حقیقی نامنفی است.

پاسخ

اگر عدد نامنفی باشد، حاصل‌ضرب دو عدد نامنفی نامنفی است؛ اگر منفی باشد، حاصل‌ضرب دو عدد منفی مثبت است؛ صفر نیز مربعش صفر است.

۴. میانگین

سؤال: برای a و b حقیقی ثابت کن (a−b)²≥0 و از آن a²+b²≥2ab را نتیجه بگیر.

پاسخ

مربع نامنفی است؛ با بسط داریم a²−2ab+b²≥0. با افزودن 2ab به دو طرف، a²+b²≥2ab به دست می‌آید.

۵. هندسه

سؤال: در مثلث متساوی‌الساقین ABC با AB=AC ثابت کن زاویه‌های B و C برابرند.

پاسخ

نیمساز زاویهٔ A را تا BC رسم کن. دو مثلث حاصل، AB=AC، ضلع مشترک و زاویهٔ میان برابر دارند؛ به حالت ضلع–زاویه–ضلع هم‌نهشت‌اند، پس زاویه‌های B و C برابرند.

۶. بخش‌پذیری

سؤال: ثابت کن اگر عددی بر ۶ بخش‌پذیر باشد، بر ۳ نیز بخش‌پذیر است.

پاسخ

اگر n=6k باشد، می‌توان نوشت n=3(2k). چون 2k صحیح است، n مضربی از ۳ است.

۷. مجموعه‌ها

سؤال: ثابت کن اگر A زیرمجموعهٔ B و B زیرمجموعهٔ C باشد، A زیرمجموعهٔ C است.

پاسخ

عضو دلخواه x از A را بگیر. از A⊆B داریم x∈B و از B⊆C داریم x∈C؛ پس هر عضو A در C است و A⊆C.

۸. منطق

سؤال: نشان بده از p→q و p می‌توان q را نتیجه گرفت.

پاسخ

گزارهٔ شرطی می‌گوید با برقرار بودن p، q برقرار است. چون p نیز داده شده، با وضع مقدم نتیجهٔ q به‌دست می‌آید.

چطور خودتصحیح کنی؟

فرض و حکم را جدا بنویس، هر نماد را تعریف کن و برای هر انتقال دلیل بگذار. سپس بررسی کن هیچ‌جا حکم را پیشاپیش فرض نکرده باشی.