用数学归纳法证明:如下
- 教育综合
- 2024-04-01 12:59:58
用数学归纳法证明:
见解析 |
证明分两个步骤:一是先验证:当n=1时,等式成立; 二是先假设n=k时,原式成立。再证明当n=k+1时,等成也成立,再证明的过程中一定要用上n=k时的归纳假设 证明:⑴ 当 时,左边 ,右边 ,即原式成立 ----4分 ⑵ 假设当 时,原式成立,即 ----6分 当 时, 即当 时原式也成立,由⑴⑵可知,对任意 原等式都成立 |
数学归纳法为什么是对的?如何证明其正确性?
从严格的数学角度来说,数学归纳法是一个严格的数学定理,注意不是公理。它是可以在集合论的一系列公理下被证明的。证明如下:
数学归纳法对解题的形式要求严格,数学归纳法解题过程中:
第一步:验证n取第一个自然数时成立。
第二步:假设n=k时成立,然后以验证的条件和假设的条件作为论证的依据进行推导,在接下来的推导过程中不能直接将n=k+1代入假设的原式中去。
最后一步总结表述。
需要强调是数学归纳法的两步都很重要,缺一不可,否则可能得到下面的荒谬证明:
证明1:所有的马都是一种颜色。
首先,第一步,这个命题对n=1时成立,即,只有1匹马时,马的颜色只有一种。
第二步,假设这个命题对n成立,即假设任何n匹马都是一种颜色。那么当我们有n+1匹马时,不妨把它们编好号:
1, 2, 3……n, n+1。
对其中(1、2……n)这些马,由我们的假设可以得到,它们都是同一种颜色。
对(2、3……n、n+1)这些马,我们也可以得到它们是一种颜色。
由于这两组中都有(2、3、……n)这些马,所以可以得到,这n+1种马都是同一种颜色。
这个证明的错误来于推理的第二步:当n=1时,n+1=2,此时马的编号只有1、2,那么分的两组是(1)和(2)——它们没有交集,所以第二步的推论是错误的。数学归纳法第二步要求n→n+1过程对n=1,2,3……的数都成立。
而上面的证明就好比多米诺骨牌的第一块和第二块之间间隔太大,推倒了第一块,但它不会推倒第二块。即使我们知道第二块倒下会推倒第三块等等,但这个过程早已在第一和第二块之间就中断了。
合理性
数学归纳法的原理,通常被规定作为自然数公理(参见皮亚诺公理)。但是在另一些公理的基础上,它可以用一些逻辑方法证明。数学归纳法原理可以由下面的良序性质(最小自然数原理)公理可以推出:
自然数集是良序的。(每个非空的正整数集合都有一个最小的元素)。
比如{1, 2, 3 , 4, 5}这个正整数集合中有最小的数——1。
下面我们将通过这个性质来证明数学归纳法:
对于一个已经完成上述两步证明的数学命题,我们假设它并不是对于所有的正整数都成立。
对于那些不成立的数所构成的集合S,其中必定有一个最小的元素k。(1是不属于集合S的,所以k>1)。
k已经是集合S中的最小元素了,所以k-1是不属于S,这意味着k-1对于命题而言是成立的——既然对于k-1成立,那么也对k也应该成立,这与我们完成的第二步骤矛盾。所以这个完成两个步骤的命题能够对所有n都成立。
注意到有些其它的公理确实是数学归纳法原理的可选的公理化形式。更确切地说,两者是等价的。
以上内容参考百度百科-数学归纳法
怎么用数学归纳法证明
数学归纳法的过程分为两部分: (1)先证明n=1时命题成立,在实际操作中,把n=1代进去就行了,就像要你证明“当n+1时1+n=2成立” (2)假设n=k时命题成立,证明n=k+1时命题成立 你可以这样理解:第一部分证明n=1成立。绝大部分命题,n取任意非零自然数都成立,既然这样,先证最基本的n=1吧。 第二部分,既然当n=k成立时,n=k+1成立,那么,n=1已经证明成立了,n=1+1,也就是n=2时也会成立。n=2成立,按照惯例n=2+1,也就是n=3成立。按照惯例,n=3+1,n=4+1……都会成立,所以所有的自然数都能使命题成立。 你可以把第一部分当作一个坚实的基础,既然n取任意自然数用数学归纳法证明下题
把 S1 + S3 + ... + S(2n-1) 记作 A(n) n = 1, S1 = 1 n = 2, S1 + S3 = 16 n = 3, S1 + S3 + S5 = 81 ... 猜测还是简单的,就是 n^4 数学归纳法证明: 首先对于 n = 1, A(n) = S1+...+S(2n-1) = 1 符合 然后假定对于 n 成立,那么我们来看对于 n + 1, A(n+1) = A(n) + S(2n-1) = n^4 + S(2n+1) 只要证明 S(2n+1) = (n+1)^4 - n^4, 数学归纳法证明就 ok 了。好,现在让我们看看 S(2n+1) 是什么东西: 首用数学归纳法证明1+1/2+1/3+...+1/n>ln(n+1)
先证明引理:当0下一篇
返回列表