L'induction structurale est une méthode de démonstration utilisée en logique mathématique (par exemple, dans la démonstration du théorème de Łoś' ), en informatique , en théorie...
L'induction structurale permet de démontrer qu'une proposition pour tout définie récursivement , comme les formules , les listes ou les arbres . Un ordre partiel bien fondé est défini sur ces structures (« sous-formule » pour les formules, « sous-liste » pour les listes et « sous-arbre » pour les arbres). La démonstration par induction structurale prouve que la proposition est vraie pour toutes les structures minimales et que, si elle est vraie pour les sous-structures immédiates d'une structure induction bien fondée , qui affirme que ces deux conditions suffisent pour que la proposition soit vraie pour tout Arbre généalogique ancien, montrant 31 personnes sur 5 générations.
Un arbre généalogique est une structure de données bien connue, qui présente les parents, grands-parents, etc. d'une personne, aussi loin que l'on puisse les connaître (voir l'illustration pour un exemple). Il est défini de manière récursive :
Dans le cas le plus simple, un arbre généalogique ne montre qu'une seule personne (si l'on ne sait rien de ses parents) ;
Alternativement, un arbre généalogique montre une personne et, reliés par des branches, les deux sous-arbres généalogiques de ses parents (en utilisant, par souci de concision, l'hypothèse simplificatrice selon laquelle si l'un d'eux est connu, les deux le sont).
À titre d’exemple, la propriété « Un arbre généalogique s’étendant sur
Dans le cas
Ici
Notre proposition
Cette partie du théorème est donc prouvée ;
Nous souhaitons démontrer que, dans ce cas,
Ainsi, par induction structurelle, nous obtenons que De même que l'induction mathématique classique est équivalente au principe du bon ordre , l'induction structurale l'est également. Si l'ensemble de toutes les structures d'un certain type admet un ordre partiel bien fondé, alors tout sous-ensemble non vide possède un élément minimal. (C'est la définition même de « bien fondé ».) L'importance de ce lemme réside dans le fait qu'il nous permet de déduire que s'il existe des contre-exemples au théorème que nous voulons démontrer, alors il existe nécessairement un contre-exemple minimal. Si l'on peut montrer que l'existence du contre-exemple minimal implique l'existence d'un contre-exemple encore plus petit, on aboutit à une contradiction (puisque le contre-exemple minimal n'est pas minimal) et donc l'ensemble des contre-exemples est nécessairement vide.
À titre d'exemple de ce type d'argument, considérons l'ensemble de tous les arbres binaires . Nous allons montrer que le nombre de feuilles d'un arbre binaire complet est supérieur de un au nombre de nœuds internes. Supposons qu'il existe un contre-exemple ; alors il doit en exister un avec le nombre minimal possible de nœuds internes. Ce contre-exemple,
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