Proof
ÀÌ»ê¼öÇÐ : Richard Johnsonbaugh Àú¼, °È«½Ä.±èÁ¤ÀÎ.À̵µÈÆ.À̸íÀç ¹ø¿ª, ±³º¸¹®°í, 1999 (¿ø¼ : Discrete Mathematics 6th ed, Prentice-Hall, 1997), Page 36~43
¼öÇÐÀû ½Ã½ºÅÛ (mathematical system) Àº °ø¸® (axioms), Á¤ÀÇ (definitions) ±×¸®°í ¹ÌÁ¤ÀÇ Ç× (undefined terms) µé·Î ±¸¼ºµÈ´Ù. °ø¸®´Â ÂüÀ¸·Î °£ÁÖÇÑ´Ù. Á¤ÀÇ´Â Á¸ÀçÇÏ´Â Ç׸ñÀ¸·ÎºÎÅÍ »õ·Î¿î °³³äÀ» ¸¸µå´Âµ¥ »ç¿ëµÈ´Ù. ¸î¸î Ç׸ñµéÀº ¸íÄèÇÏ°Ô Á¤ÀǵÇÁö ¾Ê¾Æ¼ Â÷¶ó¸® °ø¸®¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© Á¤ÀÇÇÑ´Ù. ¼öÇÐÀû ½Ã½ºÅÛ ³»¿¡¼ Á¤¸®¸¦ À¯µµÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. Á¤¸® (theorem) ´Â ÂüÀ¸·Î Áõ¸íµÈ ¸íÁ¦ÀÌ´Ù. Á¤¸®ÀÇ Æ¯º°ÇÑ Á¾·ù·Î º¸Á¶ Á¤¸®¿Í Ãß·ÐÀÌ ÀÖ´Ù. º¸Á¶ Á¤¸® (lemma) ´Â ÀÚ½ÅÀÌ ¿Ç´Ù´Â À̾߱Ⱑ ³Ê¹«³ª ´ç¿¬ÇÑ Á¤¸®ÀÌÁö¸¸ ´Ù¸¥ Á¤¸®¸¦ Áõ¸íÇÏ´Â µ¥ »ç¿ëµÈ´Ù. ´ç¿¬ÇÑ °á·Ð (corollary) Àº ´Ù¸¥ Á¤¸®¸¦ ºü¸£°Ô µû¸£´Â Á¤¸®ÀÌ´Ù.
Á¤¸®°¡ ÂüÀ¸·Î È®Á¤µÇ´Â ³í¹ýÀ» Áõ¸í (proof) À̶ó ÇÑ´Ù. ³í¸®´Â Áõ¸íÀÇ ºÐ¼®À» À§ÇÑ µµ±¸ÀÌ´Ù. ÀÌ Àý¿¡¼´Â Áõ¸íÀÇ ÀϹÝÀûÀÎ ¹æ¹ýÀ» ±â¼úÇϰí À¯È¿Çϰųª À¯È¿ÇÏÁö ¾ÊÀº ³íÀǵéÀ» ºÐ¼®ÇÏ´Â µ¥ ³í¸®¸¦ »ç¿ëÇÑ´Ù. ºÐÇØÁõ¸í°ú ¼öÇÐÀû ±Í³³¹ý¿¡¼ Ưº°ÇÑ Áõ¸í ±â¼úÀÎ ºÐÇØ¿Í ¼öÇÐÀû ±Í³³¹ýÀ» °øºÎÇÑ´Ù. ±×·¯¸é ¼öÇÐÀû ½Ã½ºÅÛÀÇ ¸î °¡Áö ¿¹Á¦ºÎÅÍ ½ÃÀÛÇØ º¸ÀÚ.
(¿¹Á¦ 1)
À¯Å¬¸®µå ±âÇÏÇÐÀº ¼öÇÐÀû ½Ã½ºÅÛÀÇ ¿¹¸¦ Á¦°øÇÑ´Ù. °ø¸®µéÀº ´ÙÀ½°ú °°´Ù.
Á¡°ú ¼±Àº Á¤ÀǵÇÁö ¾ÊÀº Ç׸ñÀ̸ç, ÀÌµé ¼ºÁúÀ» ±â¼úÇÏ´Â °ø¸®¿¡ ÀÇÇØ ÇÔÃàÀûÀ¸·Î Á¤ÀǵǾú´Ù. Á¤ÀǵéÀº ´ÙÀ½°ú °°´Ù.
(¿¹Á¦ 2)
½Ç¼ö´Â ¼öÇÐÀû ½Ã½ºÅÛÀÇ ´Ù¸¥ ¿¹¸¦ Á¦°øÇÑ´Ù. °ø¸®µéÀ» ±â¼úÇØ º¸ÀÚ.
´Â P ¾È¿¡ ÀÖ´Ù
ÀÌ´Ù
´Â P ¾È¿¡ ÀÖ´Ù.
°ö¼ÁÀº ÇÔÃàÀûÀ¸·Î ù ¹øÂ° °ø¸®¿¡ ÀÇÇØ Á¤ÀǵǾúÀ¸¸ç, ´Ù¸¥ °ÍµéÀº °ö¼ÀÀÇ ´Ù¸¥ ¼ºÁúµéÀ» ±â¼úÇÏ´Â °ÍÀ¸·Î ÃßÁ¤µÈ´Ù.
Á¤ÀǵéÀº ´ÙÀ½°ú °°´Ù.
À¯Å¬¸®µå ±âÇÏÇаú ½Ç¼ö ½Ã½ºÅÛÀ» ÅëÇÏ¿© Á¤¸®, °á·Ð, º¸Á¶ Á¤¸®ÀÇ ¸î°¡Áö ¿¹¸¦ º¸ÀÚ.
(¿¹Á¦ 3)
À¯Å¬¸®µå ±âÇÏÇп¡¼ Á¤¸®ÀÇ ¿¹´Â
(¿¹Á¦ 4)
À¯Å¬¸®µå ±âÇÏÇп¡¼ °á·ÐÀÇ ¿¹´Â
ÀÌ °á·ÐÀº ¿¹Á¦ 3 ÀÇ Ã¹ ¹øÂ° Á¤¸®¸¦ Á÷°üÀûÀ¸·Î µû¸¥´Ù.
(¿¹Á¦ 5)
½Ç¼ö¿¡ ´ëÇÑ Á¤¸®ÀÇ ¿¹´Â
(¿¹Á¦ 6)
½Ç¼ö¿¡ ´ëÇÑ º¸Á¶ Á¤¸®ÀÇ ¿¹´Â
È®½ÇÈ÷ ÀÌ °á°ú´Â ÀÚ½ÅÀÌ ¿Ç´Ù´Â °ÍÀº Èï¹Ì°¡ ¾øÁö¸¸ ´Ù¸¥ °á°ú¸¦ Áõ¸íÇÏ´Â µ¥ À¯¿ëÇÏ°Ô »ç¿ëµÈ´Ù.
Á¤¸®µéÀº °¡²û ´ÙÀ½ ÇüÅ·Π³ªÅ¸³´Ù.
¸ðµç ¿¡ ´ëÇÏ¿© ¸¸¾à
À̸é
ÀÌ´Ù.
ÀÌ Àüü Á¤·® ¹®ÀåÀº Á¶°ÇºÎ ¸íÁ¦
¸¸¾à À̸é
ÀÌ´Ù. (1)
°¡ ´ãÈ ¿µ¿ª¿¡¼ ¸ðµç ¿¡ ´ëÇÏ¿© ÂüÀ¸·Î ÁغñµÇ¸é ÂüÀÌ´Ù. ½Ä (1) À» Áõ¸íÇϱâ À§ÇÏ¿©
Àº ´ãÈ ¿µ¿ª¿¡¼ ÀÓÀÇÀÇ ¿ä¼Ò¶ó°í °¡Á¤ÇÑ´Ù. ¸¸¾à
ÀÌ °ÅÁþÀ̸é Á¤ÀÇ 1 ¿¡ ÀÇÇØ¼ ½Ä (1) Àº ÂüÀ̹ǷΠ¿ì¸®´Â
°¡ ÂüÀÏ °æ¿ì¸¸ °í·ÁÇÏ¸é µÈ´Ù. Á÷Á¢ Áõ¸í (direct proof) Àº
ÀÌ ÂüÀÌ°í ±×¸®°í Àß ¾Ë·ÁÁø °ø¸®, Á¤ÀÇ, ¸ÕÀú ó¸®µÈ Á¤¸®¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© Á÷Á¢ÀûÀ¸·Î
ÀÌ ÂüÀ̶ó°í º¸À̵µ·Ï ÃßÁ¤ÇÑ´Ù.
(Á¤ÀÇ 1)
|
|
|
T T F F |
T F T F |
T F T T |
(¿¹Á¦ 7)
Á÷Á¢ Áõ¸íÀÇ ¿¹¸¦ º¸ÀÚ. ¸ðµç ½Ç¼ö, ¿¡ ´ëÇÏ¿©
If and
, then
and
ÀÌ´Ù.
Áõ¸í - ¸¦ ÀÓÀÇÀÇ ½Ç¼ö¶ó°í ÇÏÀÚ. ¾Õ¿¡¼
and
°¡ ÂüÀÌ·Á¸é
and
°¡ ÂüÀÓÀ» º¸À̸é ÃæºÐÇÏ´Ù.
ÃÖ¼ÒÀÇ Á¤ÀǷκÎÅÍ À̸ç
ÀÌ´Ù. ÀÌÀüÀÇ Á¤¸® (¿¹Á¦ 5 ÀÇ µÎ ¹øÂ° Á¤¸®) ¿¡ ÀÇÇϸé
¿Í
·ÎºÎÅÍ
¸¦ À¯µµÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
¿Í
·ÎºÎÅ͵µ °°Àº Á¤¸®¿¡ ÀÇÇØ
¸¦ À¯µµÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ±×·¯¹Ç·Î
À̸ç
ÀÌ´Ù.
Áõ¸íÀÇ µÎ ¹øÂ° ±â¼úÀº ¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸í (proof
by contradiction) ÀÌ´Ù. ´Ù¸¥ °ø¸®µé, Á¤Àǵé, ±×¸®°í ÀÌÀü¿¡ À¯µµµÈ Á¤¸®µé »Ó¸¸
¾Æ´Ï¶ó ¿Í
¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© °¡¼³
°¡ ÂüÀÌ°í ±× °á·Ð
°¡ °ÅÁþÀ̶ó´Â ÃßÁ¤¿¡ ÀÇÇØ ¹ÝÁõÀÇ Áõ¸íÀº ¼ö¸³µÇ¾úÀ¸¸ç, À̸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© ¹ÝÁõ
(contradiction) À» À¯µµÇÑ´Ù.
¹ÝÁõÀº ÇüÅÂÀÇ ¸íÁ¦ÀÌ´Ù (
Àº ÀÓÀÇÀÇ ¸íÁ¦). ¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸íÀº
À» À¯µµÇÏ¿© ½Ä (1) ÀÌ ÂüÀ̶ó °á·Ð ³»¸®´Â µî, ¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸íÀ» »ç¿ëÇÏ¿©
½Ä (1) ÀÌ ¼ö¸³µÇ°íºÎÅÍ ¶§¶§·Î °£Á¢ Áõ¸í (indirect proof) À̶ó ºÒ¸°´Ù.
¿ÀÁ÷ ÇϳªÀÇ Â÷ÀÌÁ¡Àº Á÷Á¢ Áõ¸íÀÇ °¡¼³°ú ¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸íÀº °á·ÐÀÌ ¹Ý´ëÀÎ °ÍÀÌ´Ù. Á÷Á¢ Áõ¸í¿¡¼ ¹Ý´ëµÇ´Â °á·ÐÀº °¡Á¤µÇÁö ¾Ê¾ÒÀ¸³ª, ¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸íÀº ¹Ý´ëµÇ´Â °á·ÐÀÌ °¡Á¤µÈ´Ù.
¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸íÀº ´ÙÀ½ÀÇ ¸íÁ¦
¿Í
°¡ µ¿Ä¡ÀÎ °ÍÀÌ ¾Ë·ÁÁ® Á¤´ç鵃 °ÍÀÌ´Ù. Áø¸®Ç¥·ÎºÎÅÍ µ¿Ä¡¸¦ Á÷Á¢ È®ÀÎÇÑ´Ù.
|
|
|
|
|
|
|
T T T T F F F F |
T T F F T T F F |
T F T F T F T F |
T T F F T T T T |
F F T T F F F F |
F F F F F F F F |
T T F F T T T T |
(¿¹Á¦ 8)
´ÙÀ½ ¹®ÀåÀ¸·ÎºÎÅÍ ¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸íÀ» º¸ÀδÙ.
For all real numbers and
, if
, then either
or
Áõ¸í - °á·ÐÀÌ °ÅÁþÀ̶ó°í °¡Á¤ÇÏÀÚ.
±×·¯¸é À̸ç
ÀÌ´Ù (or ÀÇ ºÎÁ¤Àº and ·Î Ç¥½ÃµÇ´Â ³í¸®¸¦ À§ÇÑ µå¸ð¸£°£ÀÇ ¹ýÄ¢ [¿¹Á¦ 1.2.11]
À» »ó±âÇ϶ó). ÀÌÀüÀÇ Á¤¸®¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© ´ÙÀ½°ú °°Àº µî½ÄÀ» ±¸ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
¿©±â¼ ¹ÝÁõ ´Â
ÀÏ ¶§ À¯µµµÇ¾ú´Ù. µû¶ó¼ ÀÌ ¹®ÀåÀº ÂüÀ̶ó°í °á·Ð ³»¸°´Ù.
¿¹Á¦ 8 ¿¡¼ ¸¦ ÃßÁ¤Çϱâ À§ÇÏ¿© ½Ä (1) ÀÇ ¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸íÀ» Á¦¾ÈÇß°í, È¿°úÀûÀ¸·Î
(2)
°¡ Áõ¸íµÇ¾ú´Ù.
¹ÝÁõ¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸íÀÇ Æ¯º°ÇÑ °æ¿ì¸¦ ´ë¿ì¿¡ ÀÇÇÑ Áõ¸í (proof by contrapositive) À̶ó ºÎ¸¥´Ù. Áõ¸íÀÇ ´Ü°è¿¡¼ ³í¹ýµéÀº Á¤È®È÷ (valid) »ç¿ëµÇ¾î¾ß ÇÑ´Ù. ÀÌ ÀýÀÇ ³²Àº ºÎºÐ¿¡¼ È®½ÇÇÑ ³í¹ýÀÇ °³³äÀ» ¿¬½ÀÇϰí, ÀÌ °³³äÀÇ Á»´õ »ó¼¼ÇÑ ºÎºÐÀ» ޱ¸ÇÑ´Ù.
´ÙÀ½ ¸íÁ¦µéÀ» °í·ÁÇØ º¸ÀÚ.
¿¡·¯´Â ¸ðµâ 17 ¼Ó ȤÀº ¸ðµâ 18 ¼ÓÀÌ´Ù.
¿¡·¯´Â
¼öÄ¡Àû ¿¡·¯ÀÌ´Ù.
¸ðµâ 18 Àº ¼öÄ¡Àû ¿¡·¯°¡ ¾ø´Ù. (3)
À§ÀÇ ¹®ÀåµéÀ» ÂüÀ̶ó°í °¡Á¤ÇÏ¸é ´ÙÀ½°ú °°Àº ÀÌÀ¯ ÀÖ´Â °á·ÐÀ» ³»¸± ¼ö ÀÖ´Ù.
¿¡·¯´Â ¸ðµâ 17 ¼Ó¿¡ ÀÖ´Ù. (4)
ÀÏ·ÃÀÇ ¸íÁ¦µé·ÎºÎÅÍ °á·ÐÀ» À¯µµÇÏ´Â °úÁ¤À» ¿¬¿ªÀû Ãß·Ð (deductive reasoning) À̶ó ÇÑ´Ù. ½Ä (3) °ú °°Àº ÁÖ¾îÁø ¸íÁ¦µéÀº °¡¼³ (hypotheses) ȤÀº ¾à¼Ó (premises) À̶ó ÇÏ¸ç ½Ä (4) ¿Í °°ÀÌ °¡Á¤¿¡ µû¸¥ ¸íÁ¦¸¦ °á·Ð (conclusion) À̶ó ÇÑ´Ù. ¿¬¿ªÀû ³í¹ý (deductive argument) Àº °¡¼³°ú °á·ÐÀ¸·Î ±¸¼ºµÈ´Ù. ¼öÇаú ÄÄÇ»ÅÍ °úÇÐÀÇ ¸¹Àº Áõ¸íµéÀº ¿¬¿ªÀû ³í¹ýÀ» »ç¿ëÇÑ´Ù.
´ÙÀ½°ú °°Àº Çü½ÄÀÇ ¾î¶² ³í¹ýÀÌ ÀÖ´Ù°í ÇÏÀÚ.
If and
and ... and
, then
. (5)
³í¹ý (5) ´Â ¸¸¾à °¡¼³ ÀÌ ÂüÀÌ¸é °á·Ð
´Â ¹Ýµå½Ã ÂüÀÎ °ÍÀÌ ¸í¹éÇÏ´Ù. ÀÌ ³íÀÇ´Â ´ÙÀ½ÀÇ Á¤ÀÇ·Î ¿ä¾àµÈ´Ù.
(¿¹Á¦ 9)
³í¹ýÀº ´ÙÀ½°ú °°Àº ÀÏ·ÃÀÇ ¸íÁ¦µéÀÇ ³ª¿ÀÌ´Ù.
|
|
ȤÀº
.
¸íÁ¦ À» °¡¼³À̶ó ÇÏ¸ç ¸íÁ¦
´Â °á·ÐÀ̶ó ÇÑ´Ù. ³í¹ýÀº
°ú
¿Í
°ú
ÀÌ ¸ðµÎ ÂüÀ¸·Î ÁغñµÇ¸é
´Â ¹Ýµå½Ã ÂüÀÌ µÇ´Â °ÍÀÌ ¸íÈ®ÇÏ´Ù. ±×·¸Áö ¾ÊÀ¸¸é ³í¹ýÀº ºÒ¸íÈ®ÇÏ´Ù (ÇãÀ§).
¸íÈ®ÇÑ ³í¹ý¿¡¼ ¶§¶§·Î °¡¼³¿¡ µû¶ó °á·ÐÀÌ À¯µµµÈ´Ù°í ¸»ÇÑ´Ù. Áï, ´Ù¸¸ ´ç½ÅÀÌ °¡Á¤À» ½ÃÀÎÇÏ¸é °á·Ðµµ ½ÃÀÎÇØ¾ß ÇÑ´Ù´Â °ÍÀÌÁö °á·ÐÀÌ ÂüÀ̶ó°í ¸»ÇÏÁö ¾ÊÀº °Í¿¡ ÁÖÀÇÇ϶ó. ³í¹ýÀº ³»¿ëÀÌ ¾Æ´Ï¶ó Çü½Ä¿¡ ÀÇÇØ¼ ¸íÈ®ÇÏ´Ù.
(¿¹Á¦ 10)
´ÙÀ½ÀÇ ³í¹ýÀÌ ¸íÈ®ÇÑÁö¸¦ °áÁ¤Ç϶ó.
|
|
[ù ¹øÂ° ÇØ¹ý] °ü·ÃµÇ´Â ¸ðµç ¸íÁ¦µé¿¡ ´ëÇÏ¿© Áø¸®Ç¥¸¦ ±¸¼ºÇÑ´Ù.
|
|
|
|
|
T T F F |
T F T F |
T F T T |
T T F F |
T F T F |
Áø¸®Ç¥¿¡ ÀÇÇÏ¿© °¡¼³ ¿Í
°¡ ÂüÀÎÁö ¾Æ´Ï¸é °á·Ð
±îÁöµµ ÂüÀÎÁö¸¦ ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Ù. ±×·¯¹Ç·Î ³í¹ýÀº ¸íÈ®ÇÏ´Ù.
[µÎ ¹øÂ° ÇØ¹ý] °¡¼³ÀÌ ÂüÀÎÁö, °á·Ð ¶ÇÇÑ ÂüÀÎÁö¸¦ Á÷Á¢ÀûÀ¸·Î °ËÁõÇÏ´Â °ÍÀ¸·Î Áø¸®Ç¥ÀÇ ÀÛ¼ºÀ» ÇÇÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.
¸¸¾à ¿Í
¸¦ ÂüÀ̶ó ÇÏÀÚ. ±×·¯¸é
°¡ °ÅÁþÀÎ °Í À̿ܿ¡´Â
´Â ÂüÀÌ Æ²¸²¾ø´Ù. ±×·¯¹Ç·Î ³í¹ýÀº ¸í¹éÇÏ´Ù.
(¿¹Á¦ 11)
³í¹ý
¸¸¾à 2 = 3 À̸é, ³» ¸ñÀ» º¥´Ù. ³» ¸ñÀ» º¥´Ù. |
¡Å 2 = 3 ÀÌ´Ù. |
¸¦ ±âÈ£ÀûÀ¸·Î Ç¥ÇöÇÏ°í ³í¹ýÀÌ ¸í¹éÇÑÁö¸¦ ¹àÇô¶ó.
¸¸¾à
,
³» ¸ñÀ» º¥´Ù.
¶ó°í µÎ¸é ³í¹ýÀº ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ ¾µ ¼ö ÀÖ´Ù.
|
|
¸¸¾à ³í¹ýÀÌ ¸í¹éÇÏ´Ù¸é ¿Í
´Â ÇÔ²² ÂüÀ̰ųª
°¡ ÂüÀ̾î¾ß ÇÑ´Ù.
¿Í
¸¦ ÇÔ²² ÂüÀ̶ó ÇÏÀÚ.
´Â °ÅÁþÀ̸ç
´Â ÂüÀÌ µÉ ¼ö ÀÖ´Ù. ÀÌ °æ¿ì
´Â ÂüÀÌ ¾Æ´Ï¸ç ³í¹ýÀº ¸í¹éÇÏÁö ¾Ê´Ù.
¶ÇÇÑ ¿¹Á¦ 10 ÀÇ Áø¸®Ç¥ ½ÇÇè¿¡ ÀÇÇØ¼µµ ¿¹Á¦ 11 ÀÇ ³í¹ý ¸í¹é¼ºÀ» °áÁ¤ÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. Ç¥ÀÇ 3 ¹øÂ° Çà¿¡¼ °¡¼³ÀÌ ÂüÀÌ°í °á·ÐÀÌ °ÅÁþÀ̹ǷÎ, ³í¹ýÀº ¸í¹éÇÏÁö ¾Ê´Ù.