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必要条件と十分条件の区別

2005-01-08 12:28:54 | 数学

A→BつまりAならばBが成立するときBはAの必要条件である。A→Bにおいて、Bは矢の先にあることから「矢の先は必要」と教えてくれた先生がいて、それは唯一その先生から教わったまともなことのような気がする。
必要十分条件かどうかは逆の矢印(十分条件)の検証が必要になるはずだが、先日来検討しているあるテキストの解説をもう一度見てみよう。


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(2)(x-1)2=ax2+bx+cが常に成り立つ。

この場合には“xについての恒等式”ということばが省略されている。

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ここでは問題の形式を示さずに、この問題?の解き方が以下のように示されているのみであった。


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(x-1)2=ax2+bx+c

を決めるのには、等式(方程式)が3個あればよい。だからxの値を3個、たとえばx=0、1、2を代入して方程式をつくれば、それでa,b,cが決められるはずである。

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ここでは問題文が示されていない。特に「xが全ての実数に対して成立する」という表現が入ると十分条件に関する検証が必要になるので、わざと省いてあるのではないだろうか。しかし、恒等式という分野で論じられ、「xについての恒等式」という表現が「省略されている」とあるから、「xが全ての実数に対して成立する」と考えるのが自然であろう。

たしかにx=0、1、2を代入して方程式をつくれば、それでa,b,cが決められるはずであるが、それでxが全ての実数に対して成立するかどうかはまた別問題ではないか。

つまり穴埋めの解等としてはこれでよいとしても。これは「恒等式」の問題に対する解きかたではないのではと思う。
恒等式の解き方としては、昨日示した定理の形を作るほかないのではないか。
つまり、


(x-1)2=ax2+bx+cを展開して、
(1-a)x2 -(2+b)x +1-c=0とすれば、すべてのxに対してこの方程式が成立するためにはa=1、b=-2、c=1であることが必要で、その時xの値に関係なくこの式は成立する。したがってa=1、b=-2、c=1であることが、全ての実数xに関してこの式が成立することの必要十分条件である。

これ以外にもグラフを使う手も考えられるが、これもどこまで証明が必要かは難しい。
このとき方でも十分条件は、直感的に示すにとどまっている。

実はすでに触れた(x-1)2を展開して元の右辺と比較する解法もこれと本質的には同じ解法のように思う。


実は十分条件の証明は受験数学のレベルでは、あまり求められてはいないと思うが、恒等式ということを考えるなら、十分条件ということを考えなければどうしても解決したとはいえないような気がする。

実はすでに触れた(x-1)2を展開して元の右辺と比較する解法もこれと本質的には同じ解放のように思う。

私は数学にはド素人なので内容にはあまり自信はありませんが、自分では面白いと思っており、著作権も保護されるべきとかんがえています。

お気づきの点はコメントしてくださると助かります。


いろいろあとから直すかもしれません。

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