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Demostración de la existencia en la prueba del algoritmo de división mediante inducción

Algoritmo de división: Sea $a$ , $b$ $\in \mathbb{Z}$ sean números enteros cualesquiera y $b \neq 0$ . Entonces, $\exists$ números enteros únicos $q$ , $r$ tal que

$a = bq + r$ y $0 \leq r < |b|$ .

Estoy tratando de mostrar la existencia por inducción en un, y necesito ayuda.

Esto es lo que he hecho hasta ahora:

$a=1$ : Supongamos que $a=1$ . Entonces, podemos escribir $1 = b\cdot 0 + 1$ . Este sería el caso cuando $b>a$ Así que $0\leq r<|b|$ se cumple.

Supongamos que $a=k$ : Supongamos que para $k \in \mathbb{Z}$ , $b \neq 0$ , $\exists q_{k}$ , $r_{k}$ s.t. $k = b\cdot q_{k}+r_{k}$ donde $0\leq r_{k} < |b|$ .

Mostrar verdadero para $a=k+1$ : Suponiendo el caso de $a=k$ :

$k=b\cdot q_{k}+r_{k}$ donde $0\leq r_{k} < |b|$ .

Entonces, $k+1=b\cdot q_{k}+r_{k}+1 \to$ $k+1 = b\cdot q_{k}+(r_{k}+1)$ .

Si $r_{k}+1 < |b|$ entonces $q_{k}=q_{k+1}$ , $r_{k+1}=r_{k}+1$ y ya está.

Si $r_{k}+1 \geq |b|$ entonces $q_{k+1}=q_{k}+1$ hasta que $r_{k+1}<|b|$ y conseguimos el resultado deseado.

Me preguntaba si esta prueba es correcta y, en caso negativo, qué tengo que hacer para solucionarlo. Además, ¿también tengo que demostrar que puedo hacer esto:

"Si $r_{k}+1 \geq |b|$ entonces $q_{k+1}=q_{k}+1$ hasta que $r_{k+1}<|b|$ y conseguimos el resultado deseado".

y si es así, ¿cómo lo hago?

Gracias.

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Angel Puntos 616

Puede mejorar su prueba observando que, puesto que $r_k$ es como máximo $|b| - 1$ que $r_k + 1$ es como máximo $|b|$ (recuerde que se trata de números enteros, que suben "en incrementos de $1$ ").

Por lo tanto, su segundo caso es justo:

$r_k + 1 = |b|$ en cuyo caso:

$k+1 = b\cdot q_k + |b|$ .

Si $b < 0$ toma $q_{k+1} = q_k - 1$ si $b > 0$ toma $q_{k+1} = q_k + 1$ que muestra la existencia.

Esto pone de manifiesto un fallo en su planteamiento: supongamos que $b = -5$ y $k = 24$ .

Ahora $24 = (-5)(-4) + 4$ Así que $q_k = -4$ y $r_k = 4$ funcionará.

Sin embargo, $k+1 = 25 = (-5)(-4) + 5$ y aumentando $q_k$ por $1$ nunca funcionará:

$(-5)(-3)$ AUMENTA $r_{k+1}$ a $10$ y sólo empeora a medida que aumentas $q_k$ :

$(-5)(-2)$ exige una $r_{k+1}$ de $15$

$(-5)(-1)$ requiere un $r_{k+1}$ de $20$

$(-5)(0)$ conduce a un $r_{k+1}$ de $25$

$(-5)(1)$ conduce a un resto de $30$ etc.

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