Principio de inducción matemática modificado

Definición

Sea (k) un entero fijo (positivo, negativo o cero). Para demostrar que una proposición (P(n)) es verdadera para toda (n\le k), basta demostrar:

  1. Paso básico: (P(k)) es verdadera.
  2. Paso inductivo: para toda (n<k), si (P(m)) es verdadera para todo (m) con (n<m\le k) (hipótesis de inducción), entonces (P(n)) es verdadera.

Entonces (P(n)) es verdadera para toda (n\le k).

Diferencia con la inducción “hacia adelante”

Inducción sobre iteracionesInducción modificada
DirecciónSube desde un caso base pequeñoBaja desde un techo fijo (k)
Alcance de la hipótesisUn valor anterior específicoTodo el rango ((n,k])
Uso típicoInvariantes de ciclosFunciones recursivas cuyo argumento crece antes de resolverse

Ejemplo mínimo

Para la función 91 de McCarthy, con (k=100):

  • Base: (f(100)=91), calculado directamente.
  • Hipótesis: (f(m)=91) para todo (m) con (x<m\le100).
  • Paso: al expandir (f(x)=f(f(x+11))), ambos argumentos intermedios ((x+11) y, en un caso, (91)) caen dentro del rango ((x,100]), así que la hipótesis se aplica dos veces.

Por qué hace falta la versión “fuerte” (rango completo) y no solo el vecino

Algunas demostraciones (como el caso x+11 ≤ 100 de mc91) necesitan el valor de la propiedad en más de un punto mayor que (x), no solo en el sucesor inmediato. Una hipótesis que solo cubriera “el siguiente valor” no bastaría.

Relaciones

Procedencia