문제 은행 · 기초 수학 · 공통수학2 · 집합과 명제

명제의 증명과 절대부등식

대우·귀류법으로 증명하고 산술·기하평균 부등식을 활용한다

유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.

38문제 · 1 / 2쪽

1.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절영어 원문

Use a counterexample to prove the following statement is false.

For all integers

a

and

b

, if 5 divides

a

or 5 divides

b

, then 5 divides

(5a + b)

.

정답·풀이 보기 (영어 원문)

A counterexample for this statement will be values of aa and bb for which 5 divides aa or 5 divides bb, and 5 does not divide 5a+b5a + b. One counterexample for the statement is a=5a = 5 and b=1b = 1. For these values, the hyothesis is true since 5 divides aa and the conclusion is false since 5a+b=265a + b = 26 and 5 does not divide 26.

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2.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 1a번영어 원문

Prove each of the following statements:

For all integers aa, bb, and cc with a≠0a \ne 0, if a∣ba \mid b and a∣ca \mid c, then a∣(b−c)a \mid \left(b-c \right).

정답·풀이 보기 (영어 원문)

Since a∣ba \mid b and a∣ca \mid c, there exist integers mm and nn such that b=amb = am and c=anc = an. Hence,

b−c=am−an=a(m−n)\begin{aligned}b - c & = am - an \\ & = a(m - n)\end{aligned}

Since m−nm - n is an integer (by the closure properties of the integers), the last equation implies that aa divides b−cb - c.

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3.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 1c번영어 원문

Prove each of the following statements:

For each integer aa, if 4 divides (a−1)(a - 1), then 4 divides (a2−1)\left( a^2 - 1 \right).

Hint: If 4 divides (a−1)(a - 1), then there exists an integer kk such that a−1=4ka - 1 = 4k and so a=4k+1a = 4k + 1. Use algebra to rewrite (a2−1)=(4k+1)2−1\left( a^2 - 1 \right) = (4k + 1)^2 - 1.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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4.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 2a번영어 원문

For each of the following, use a counterexample to prove the statement is false.

For each odd natural number nn, if n>3n > 3, then 3 divides (n2−1)\left( n^2 - 1 \right).

정답·풀이 보기 (영어 원문)

The natural number n=9n = 9 is a counterexample since nn is odd, n>3n > 3, n2−1=80n^2 - 1 = 80 and 3 does not divide 80.

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5.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 2b번영어 원문

For each of the following, use a counterexample to prove the statement is false.

For each natural number nn, (3⋅2n+2⋅3n+1)\left( 3 \cdot 2^n + 2 \cdot 3^n + 1 \right) is a prime number.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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6.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 2c번영어 원문

For each of the following, use a counterexample to prove the statement is false.

For all real numbers xx and yy, x2+y2>2xy\sqrt{x^2 + y^2} > 2xy.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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7.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 2d번영어 원문

For each of the following, use a counterexample to prove the statement is false.

For each integer aa, if 4 divides (a2−1)\left( a^2 - 1 \right), then 4 divides (a−1)(a - 1).

정답·풀이 보기 (영어 원문)

The integer a=3a = 3 is a counterexample since a2−1=8a^2 - 1 = 8 and a−1=2a - 1 = 2. Since 4 divides 8 and 4 does not divide 2, this is an example where the hypothesis of the conditional statement is true and the conclusion is false.

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8.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 5번영어 원문

Prove the following proposition:

Let

a

be an integer. If there exists an integer

n

such that

a \mid \left(4n+3 \right)

and

a \mid \left( 2n+1 \right)

, then

a = 1

or

a = - 1

.

Hint: Use the fact that the only divisors of 1 are 1 and −1-1.

(4n+3)−2(2n+1)=1\left( 4n + 3 \right) - 2 \left( 2n + 1 \right) = 1.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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9.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 13b번영어 원문

Complete the following.

Prove that if aa, bb, and cc are real numbers for which a>0a>0 and c<0c\lt 0, then one solution of the quadratic equation ax2+bx+c=0ax^2+bx+c=0 is a positive real number.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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10.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 13c번영어 원문

Complete the following.

Prove that if aa, bb, and cc are real numbers, if a≠0a \ne 0, b>0b > 0 and b2<ac\dfrac{b}{2} \lt \sqrt {ac}, then the quadratic equation ax2+bx+c=0ax^2 + bx + c = 0 has no real number solution.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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11.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 14번영어 원문

Let hh and kk be real numbers and let rr be a positive number. The equation for a circle whose center is at the point (h,k)\left( h, k \right) and whose radius is rr is

(x−h)2+(y−k)2=r2\left( x - h \right)^2 + \left( y - k \right)^2 = r^2

. We also know that if aa and bb are real numbers, then

  • The point (a,b)\left( a, b \right) is inside the circle if (a−h)2+(b−k)2<r2\left( a - h \right)^2 + \left( b - k \right)^2 \lt r^2. - The point (a,b)\left( a, b \right) is on the circle if (a−h)2+(b−k)2=r2\left( a - h \right)^2 + \left( b - k \right)^2 = r^2. - The point (a,b)\left( a, b \right) is outside the circle if (a−h)2+(b−k)2>r2\left( a - h \right)^2 + \left( b - k \right)^2 > r^2.

Prove that all points on or inside the circle whose equation is (x−1)2+(y−2)2=4\left( x - 1 \right)^2 + \left( y - 2 \right)^2 = 4 are inside the circle whose equation is x2+y2=26x^2 + y^2 = 26.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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12.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.1절 · 15c번영어 원문

Let rr be a positive real number. The equation for a circle of radius rr whose center is the origin is x2+y2=r2x^2 + y^2 = r^2.

Prove that the radius of the circle to the point (a,b)\left(a, b \right) is perpendicular to the line tangent to the circle at the point (a,b)\left(a, b \right).

Hint: Two lines (neither of which is horizontal) are perpendicular if and only if the products of their slopes is equal to

-1

.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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13.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.2절 · 1a번영어 원문

Let nn be an integer. Prove each of the following:

If nn is even, then n3n^3 is even.

Hint: Let nn be an even integer. Since nn is even, there exists an integer kk such that n=2kn = 2k. Now use this to prove that n3n^3 must be even.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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14.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.2절 · 1b번영어 원문

Let nn be an integer. Prove each of the following:

If n3n^3 is even, then nn is even.

Hint: Prove the contrapositive.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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15.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.2절 · 8c번영어 원문

For a right triangle, suppose that the hypotenuse has length cc feet and the lengths of the sides are aa feet and bb feet.

Prove that the right triangle described above is an isosceles triangle if and only if the area of the right triangle is 14c2\dfrac{1}{4} c^2.

정답·풀이 보기 (영어 원문)

Prove both of the conditional statements: (1) If the area of the right triangle is c2/4c^2/4, then the right triangle is an isosceles triangle. (2) If the right triangle is an isosceles triange, then the area of the right triangle is c2/4c^2/4.

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16.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.2절 · 11번영어 원문

Prove that for each integer aa, if a2−1a^2 - 1 is even, then 4 divides a2−1a^2 - 1.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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17.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.2절 · 12번영어 원문

Prove that for all integers aa and mm, if aa and mm are the lengths of the sides of a right triangle and m+1m + 1 is the length of the hypotenuse, then aa is an odd integer.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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18.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.2절 · 13번영어 원문

Prove the following proposition:

If

p, q \in \mathbb{Q}

with

p \lt q

, then there exists an

x \in \mathbb{Q}

with

p \lt x \lt q

.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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19.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.2절 · 16번영어 원문

Let y1,y2,y3,y4y_1 , y_2 , y_3 , y_4 be real numbers. The mean, y‾\overline y, of these four numbers is defined to be the sum of the four numbers divided by 4. That is,

y‾=y1+y2+y3+y44\overline y = \frac{{y_1 + y_2 + y_3 + y_4 }}{4}

. Prove that there exists a yiy_i with 1≤i≤41 \leq i \leq 4 such that yi≥y‾y_i \geq \overline y.

Hint: One way is to let y max y_{\text{ max } } be the largest of y1,y2,y3,y4y_1 , y_2 , y_3 , y_4.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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# 명제의 증명과 절대부등식증명·논술자동 분류
20.Sundstrom, Mathematical Reasoning · 3.2절 · 18번영어 원문

Prove the following proposition:

Let

a

and

b

be integers with

a \ne 0

. If

a

does not divide

b

, then the equation

ax^3 + bx + \left( b + a \right) = 0

does not have a solution that is a natural number.

Hint: It may be necessary to factor a sum of cubes. Recall that

u3+v3=(u+v)(u2−uv+v2)u^3 + v^3 = \left( u + v \right) \left( u^2 - uv + v^2 \right)

.

원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.

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