Heinrich II hat geschrieben:Hausaufgabe: Finde den Fehler in dem folgenden "Induktionsbeweis" für (II Falsch)
Mal die Ohren gespitzt, Mathepapst Heinrich II. Hier die Antwort:
Heinrich II hat geschrieben:Richtig jede natürliche Zahl wird erreicht. Aber, nochmal langsam zum Mitschreiben:
"Unendlich" ist keine natürliche Zahl.
Ich habe zwar keine Vorbehalte - ganz im Gegenteil - gegen Cantorsche überendliche Zahlen, hatte aber ja bereits die von Dir formulierte Gesprächsbasis akzeptiert, die da lautet:
Heinrich II hat geschrieben:Es gibt unendlich viele natürliche Zahlen, aber jede natürliche Zahl ist endlich.
Nun fügst Du hinzu:
Heinrich II hat geschrieben:Richtig jede natürliche Zahl wird erreicht.
Danke. Diese Voraussetzungen ergeben zusammen:
Ein Induktionsbeweis erreicht ausnahmslos alle natürlichen Zahlen, derer da unendlich viele sind, wobei jede einzelne davon endlich ist.
Heinrich II hat geschrieben:"Unendlich" ist keine natürliche Zahl.
Ja, auf dieser Basis ist jede Zahl endlich und keine Zahl nicht-endlich, überendlich oder unendlich.
Die einzelnen Hausnummern sind also allesamt endliche Zahlen, die Anzahl der Hausnummern ist aber unendlich. Dabei ist die Anzahl der Hausnummern keine Zahl. Die Hausnummern haben ordinalen Charakter. Sie definieren die Reihenfolge. Die Anzahl einer Reihe von Hausnummern hingegen hat kardinalen Charakter, sie gibt nicht einen Platz in der geordneten Menge an, sondern die Größe der Menge. Sie ist entweder endlich, dann ist sie eine natürliche Zahl, oder aber sie ist unendlich, dann sind es mehr als endlich viele Hausnummern und ihre Anzahl ist keine Zahl, weil keine endliche Zahl, sondern wir nennen sie unendlich, d.h. größer als jede Zahl.
Heinrich II hat geschrieben:Lies Dir nochmal langsam und gründlich meine Hinweise zur Induktion durch:
Wie funktioniert vollständige Induktion? - Wir können damit Behauptungen der folgenden Form beweisen: "Für alle natürlichen Zahlen n gilt die Aussage A(n)."
Der Beweis verläuft nun in zwei Etappen:
1. Induktionsanfang: Die Aussage ist für n=1 wahr. D.h. zu zeigen ist, dass A(1) wahr ist.
2. Induktionsschritt: Wenn A(n) wahr ist, dann muss auch A(n+1) wahr sein.
Aus 1. + 2. folgt dann, dass A(n) für alle natürlichen Zahlen wahr ist.
Ja, wenn bewiesen ist, dass A(1)
unbedingt wahr ist, sowie dass A(n+1)
bedingt wahr ist (sofern nur A(n) wahr ist), dann ist bewiesen, dass A(n) für sämtliche natürlichen Zahlen n
unbedingt wahr ist. Dabei gilt gemäß Deinen Voraussetzungen oben weiterhin, dass A(n) für unendliche viele natürliche Zahlen n
unbedingt wahr ist.
(Man beachte hier, dass die Voraussetzung, dass A(1) unbedingt wahr ist, nichts anderes ist, als das, was der Kontingenzbeweis sagt: Ohne unbedingte Existenz (Gott) existiert nichts Bedingtes (Schöpfung). Der regressus ad infinitum rein bedingter Existenz ist nicht zugelassen. Analog auch beim Kausalbeweis sowie dem Beweis aus der Bewegung.)
Heinrich II hat geschrieben:Für A(n) kann man z.B. die Aussage betrachten
i) A(n) = "Jede umfallende Dominosteinreihe der Länge n braucht einen äußeren Anstoss." oder
ii) A(n) = "Jede n-elementige Teilmenge der natürlichen Zahlen hat ein größstes Element."
Ja, beide Aussagen können per Induktion bewiesen werden. Und die Induktion erreicht dabei gemäß den obigen Voraussetzungen unendlich viele Dominosteinreihen sowie unendlich viele Teilmengen der natürlichen Zahlen.
Heinrich II hat geschrieben:Dies ist bewiesen, aber nicht mehr!
Was heißt hier schon "aber nicht mehr"?
Heinrich II hat geschrieben:Es sollte Dir auffallen, dass die Aussagen (i) und (ii) das Gleiche beschreiben. Nenn dazu einfach Deinen ersten Stein, der von außen angestossen wird, das größste Element. Du willst beweisen
I Falsch) A(oo) = "Jede abzählbar unendliche Reihe von Dominosteinen bedarf eines ersten Anstosses."
Dies ist logisch äquivalent zu
II Falsch) A(oo) = "Jede abzählbar unendliche nichtleere Teilmenge natürlicher Zahlen hat ein größstes Element."
Falsch formuliert: Nicht
A(oo) = ... sondern
für alle n aus N gilt A(n) = ... . Dabei geht es Deinen Voraussetzungen folgend um unendlich viele n. Dein Einwand geht an der Sache vorbei. Die per Induktion bewiesene Aussage lautet:
A(n) := "Die ersten n Dominosteine einer unendlich langen Dominosteinreihe geraten nicht von selbst in Bewegung."
Nun hast Du zugestimmst, dass der
Induktionsbeweis ausnahmslos alle natürlichen Zahlen n erreicht, derer da unendlich viele sind. Die einzelnen Zahlen sind zwar endlich, ihre Anzahl aber ist nicht endlich, sie ist unendlich, es sind unendlich viele natürliche Zahlen. Wenn nun der Induktionsbeweis alle unendlich vielen natürlichen Zahlen erreicht, dann erreicht er hier in der Anwendung alle unendlich vielen Dominosteine einer unendlich langen Dominosteinreihe. Die Länge der Dominosteinreihe ist zwar keine (endliche) Zahl, sondern eben unendlich, die Nummern der Dominosteine sind aber allesamt endliche Zahlen. Alles schön, wie von Dir vorgegeben. Jeder einzelne der Dominosteine wird erreicht - die ganze unendlich lange Reihe wird erreicht.
Ob die Hausnummern auf den unendlich vielen Dominosteinen der unendlich langen Dominosteinreihe nun allesamt endlich sind oder nicht, tut gar nichts zur Sache.
Wir beweisen gemäß Deinen Voraussetzungen für unendlich viele natürliche Zahlen bzw. für unendlich viele Dominosteine, und unendlich viele Dominosteine bilden eine unendlich lange Dominosteinreihe.
Fazit: Unendlich viele Teilmengen der natürlichen Zahlen haben ein größtes Element. Unendlich lange Dominosteinreihen bedürfen eines Anstoßes, um in Bewegung zu geraten.
Fassen wir Teilmengen gleicher Länge jeweils zusammen, dann handelt es sich um die Teilmengen T(1), T(2), T(3), ... Eine Teilmenge T(oo) gibt es nicht, da alle ordinalen natürlichen Zahlen 1, 2, 3, ... endlich sind. Immer schön Deinen Voraussetzungen folgend. Dennoch sind es unendlich viele Teilmengen.
Nun ist die Menge der natürlichen Zahlen eine Teilmenge der natürlichen Zahlen, nämlich die Teilmenge T(oo). Die Menge der natürlichen Zahlen hat aber kein größtes Element. Wie das? Egal: Dir folgend gibt es ja T(oo) gar nicht, d.h. es gibt die Menge der natürlichen Zahlen gar nicht.
Des Rätsels Lösung kann man nicht ohne Georg Cantor, den Begründer der Mengenlehre und wohl wichtigsten Mathematiker seit Langem verstehen: Obwohl die Menge der natürlichen Zahlen eine echte Teilmenge der ganzen Zahlen ist, haben beide Mengen dieselbe Mächtigkeit. Nehmen wir "Deine" unendliche Dominosteinreihe. Fügen wir ihr ein weiteres Element hinzu. Wird sie dadurch länger? Nein! (Siehe Hilberts Hotel.)
Berliner Studienreihe zur Mathematik hat geschrieben:Lange vor Cantor war den Mathematikern klar, dass sich diese Verhältnisse bei dem Versuch, das Unendliche zu durchdringen und auch unendliche Mengen sinnvoll zu zählen, vollständig verändern. Erst Cantor hat, in Deutschland im wesentlichen nur unterstützt von Dedekind, diese Aufgabe konsequent in Angriff genommen. Von Cantor stammen die Begriffe der transfiniten Kardinal- und Ordinalzahlen, die jeweils für sich sinnvolle Verallgemeinerungen der natürlichen Zahlen darstellen.
Die meisten Mathematiker sind sich darüber einig, dass eine im Kern mengentheoretische Fundierung der Analysis geboten oder gar unumgänglich ist.