數學歸納法證明等式通常遵循以下步驟:
首先,驗證當 n = 1 時等式成立。
然后,假設當 n = k 時等式成立。
最后,利用上述假設,證明當 n = k + 1 時等式依然成立。
通過這樣的步驟,從而證明對于所有正整數 n,等式恒成立。
例如:用數學歸納法證明等式 1(n2 - 12)+ 2(n2 - 22)+…+ n(n2 - n2)= 1/4 n? - 1/4 n2 對一切正整數 n 都成立。
證明過程如下:
(1)當 n = 1 時,等式左邊 = 1×(12 - 12)= 0,等式右邊 = 1/4×1? - 1/4×12 = 0,等式成立。
(2)假設當 n = k 時,等式成立,即 1(k2 - 12)+ 2(k2 - 22)+…+ k(k2 - k2)= 1/4 k? - 1/4 k2 。
則當 n = k + 1 時,1((k + 1)2 - 12 ) + 2((k + 1)2 - 22 ) +…+ (k + 1)((k + 1)2 - (k + 1)2 ) = 1/4 (k + 1)? - 1/4 (k + 1)2 。
= 1(k2 - 12)+ 2(k2 - 22)+…+ k(k2 - k2)+ (2k + 1)+ 2(2k + 1)+…+ k(2k + 1)
= 1/4 k? - 1/4 k2 + (2k + 1) k(k + 1)/2
= 1/4 (k + 1)? - 1/4 (k + 1)2 。
由(1)(2)知,等式對一切正整數 n 都成立。
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