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Table of Contents
ao ao
0. Communicating Mathematics ao
0.1 Learning Mathematics ao
0.2 What Others Have Said About Writing
ao ao ao ao ao
0.3 Mathematical Writing ao
0.4 Using Symbols ao
0.5 Writing Mathematical Expressions ao ao
0.6 Common Words and Phrases in Mathematics ao ao ao ao ao
0.7 Some Closing Comments About Writing
ao ao ao ao
1. Sets
1.1 Describing a Set ao ao
1.2 Subsets
1.3 Set Operations
ao
1.4 Indexed Collections of Sets ao ao ao
1.5 Partitions of Sets ao ao
1.6 Cartesian Products of Sets Exercises for Chapter 1
ao ao ao ao ao ao ao
2. Logic
2.1 Statements
2.2 Negations
2.3 Disjunctions and Conjunctions ao ao
2.4 Implications
2.5 More on Implications ao ao
2.6 Biconditionals
2.7 Tautologies and Contradictions ao ao
2.8 Logical Equivalence ao
2.9 Some Fundamental Properties of Logical Equivalence
ao ao ao ao ao
2.10 Quantified Statements ao
2.11 Characterizations Exercises for Chapter 2 ao ao ao ao
3. Direct Proof and Proof by Contrapositive
ao ao ao ao ao
3.1 Trivial and Vacuous Proofs ao ao ao
3.2 Direct Proofs ao
3.3 Proof by Contrapositive ao ao
3.4 Proof by Cases ao ao
3.5 Proof Evaluations ao
Exercises for Chapter 3
ao ao ao ao
4. More on Direct Proof and Proof by Contrapositive
ao ao ao ao ao ao ao
4.1 Proofs Involving Divisibility of Integers
ao ao ao ao
4.2 Proofs Involving Congruence of Integers
ao ao ao ao
4.3 Proofs Involving Real Numbers ao ao ao
4.4 Proofs Involving Sets ao ao
4.5 Fundamental Properties of Set Operations ao ao ao ao
4.6 Proofs Involving Cartesian Products of Sets Exercises for Chapter 4
ao ao ao ao ao ao ao ao ao
5. Existence and Proof by Contradiction
ao ao ao ao
5.1 Counterexamples
5.2 Proof by Contradiction ao ao
iv
5.3 A Review of Three Proof Techniques
ao ao ao ao ao
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5.4 Existence Proofs ao
5.5 Disproving Existence Statements Exercises for Chapter 5
ao ao ao ao ao ao
6. Mathematical Induction ao
6.1 The Principle of Mathematical Induction
ao ao ao ao
6.2 A More General Principle of Mathematical Induction
ao ao ao ao ao ao
6.3 The Strong Principle of Mathematical Induction
ao ao ao ao ao
6.4 Proof by Minimum Counterexample Exercises for Chapter 6
ao ao ao ao ao ao ao
7. Reviewing Proof Techniques
ao ao
7.1 Reviewing Direct Proof and Proof by Contrapositive
ao ao ao ao ao ao
7.2 Reviewing Proof by Contradiction and Existence Proofs
ao ao ao ao ao ao
7.3 Reviewing Induction Proofs ao ao
7.4 Reviewing Evaluations of Proposed Proofs Exercises for Chapter 7
ao ao ao ao ao ao ao ao
8. Prove or Disprove
ao ao
8.1 Conjectures in Mathematics ao ao
8.2 Revisiting Quantified Statements ao ao
8.3 Testing Statements Exercises for Chapter 8
ao ao ao ao ao
9. Equivalence Relations ao
9.1 Relations
9.2 Properties of Relations ao ao
9.3 Equivalence Relations ao
9.4 Properties of Equivalence Classes ao ao ao
9.5 Congruence Modulo n ao ao
9.6 The Integers Modulo n Exercises for Chapter 9
ao ao ao ao ao ao ao
10. Functions
10.1 The Definition of Function
ao ao ao
10.2 One-to-one and Onto Functions ao ao ao
10.3 Bijective Functions ao
10.4 Composition of Functions ao ao
10.5 Inverse Functions ao ao
Exercises for Chapter 10
ao ao ao
11. Cardinalities of Sets ao ao
11.1 Numerically Equivalent Sets ao ao
11.2 Denumerable Sets ao
11.3 Uncountable Sets ao
11.4 Comparing Cardinalities of Sets ao ao ao
11.5 The Schroder-Bernstein Theorem¨ Exercises for Chapter 11
ao ao ao ao ao ao
12. Proofs in Number Theory
ao ao ao
12.1 Divisibility Properties of Integers ao ao ao
12.2 The Division Algorithm
ao ao
12.3 Greatest Common Divisors ao ao
v
12.4 The Euclidean Algorithm
ao ao
12.5 Relatively Prime Integers ao ao
12.6 The Fundamental Theorem of Arithmetic
ao ao ao ao
12.7 Concepts Involving Sums of Divisors Exercises for Chapter 12
ao ao ao ao ao ao ao ao
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13. Proofs in Combinatorics
ao ao
13.1 The Multiplication and Addition Principles
ao ao ao ao
13.2 The Principle of Inclusion-Exclusion
ao ao ao
13.3 The Pigeonhole Principle
ao ao
13.4 Permutations and Combinations ao ao
13.5 The Pascal Triangle
ao ao
13.6 The Binomial Theorem
ao ao
13.7 Permutations and Combinations with Repetition Exercises for Chapter 13
ao ao ao ao ao ao ao ao
14. Proofs in Calculus
ao ao
14.1 Limits of Sequences ao ao
14.2 Infinite Series ao
14.3 Limits of Functions ao ao
14.4 Fundamental Properties of Limits of Functions ao ao ao ao ao
14.5 Continuity
14.6 Differentiability E ao
xercises for Chapter 14
ao ao ao
15. Proofs in Group Theory
ao ao ao
15.1 Binary Operations ao
15.2 Groups
15.3 Permutation Groups ao
15.4 Fundamental Properties of Groups ao ao ao
15.5 Subgroups
15.6 Isomorphic Groups Exercises for Chapter 15 ao ao ao ao ao
16. Proofs in Ring Theory (Online)
ao ao ao ao
16.1 Rings
16.2 Elementary Properties of Rings ao ao ao
16.3 Subrings
16.4 Integral Domains 16.5 Fields ao ao ao a
Exercises for Chapter 16
o ao ao ao
17. Proofs in Linear Algebra (Online)
ao ao ao ao
17.1 Properties of Vectors in 3-Space ao ao ao ao
17.2 Vector Spaces ao
17.3 Matrices
17.4 Some Properties of Vector Spaces
ao ao ao ao
17.5 Subspaces
17.6 Spans of Vectors ao ao
17.7 Linear Dependence and Independence
ao ao ao
17.8 Linear Transformations ao
17.9 Properties of Linear Transformations ao ao ao ao
Exercises for Chapter 17
ao ao ao
vi
18. Proofs with Real and Complex Numbers (Online)
ao ao ao ao ao ao
18.1 The Real Numbers as an Ordered Field
ao ao ao ao ao ao
18.2 The Real Numbers and the Completeness Axiom
ao ao ao ao ao ao
18.3 Open and Closed Sets of Real Numbers
ao ao ao ao ao ao
18.4 Compact Sets of Real Numbers ao ao ao ao
18.5 Complex Numbers ao
18.6 De Moivre’s Theorem and Euler’s Formula Exercises for Chapter 18
ao ao ao ao ao ao ao ao ao