Pergunta

3) Demonstrar por indução que: a) 1.2+2.3+3.4+ldots +n(n+1)=(n(n+1)(n+2))/(3),forall nin N b) 24vert (5^2n-1),forall nin N
Solução

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FernandoMestre · Tutor por 5 anos
Responder
a) Para demonstrar a fórmula dada por indução, vamos seguir os passos da prova por indução matemática.
Passo 1: Base da indução
Para n = 1, temos:
1.2 = 2
E a fórmula dada é:
\frac{1(1+1)(1+2)}{3} = \frac{1 \cdot 2 \cdot 3}{3} = 2
Portanto, a fórmula é verdadeira para n = 1.
Passo 2: Passo da indução
Suponha que a fórmula seja verdadeira para algum inteiro k, ou seja, suponha que:
1.2 + 2.3 + 3.4 + \ldots + k(k+1) = \frac{k(k+1)(k+2)}{3}
Queremos mostrar que a fórmula também é verdadeira para k+1, ou seja, queremos mostrar que:
1.2 + 2.3 + 3.4 + \ldots + k(k+1) + (k+1)(k+2) = \frac{(k+1)(k+2)(k+3)}{3}
Substituindo a suposição de indução na equação acima, temos:
\frac{k(k+1)(k+2)}{3} + (k+1)(k+2) = \frac{(k+1)(k+2)(k+3)}{3}
Multiplicando ambos os lados da equação por 3 para eliminar o denominador, obtemos:
k(k+1)(k+2) + 3(k+1)(k+2) = (k+1)(k+2)(k+3)
Fatorando o lado esquerdo da equação, temos:
(k+1)(k+2)(k+3) = (k+1)(k+2)(k+3)
Portanto, a fórmula é verdadeira para k+1, se for verdadeira para k.
Passo 3: Conclusão
Como a fórmula é verdadeira para n = 1 (base da indução) e é verdadeira para k+1 se for verdadeira para k (passo da indução), concluímos que a fórmula é verdadeira para todos os números naturais n.
Portanto, a fórmula 1.2 + 2.3 + 3.4 + \ldots + n(n+1) = \frac{n(n+1)(n+2)}{3}
b) Para demonstrar a afirmação dada por indução, vamos seguir os passos da prova por indução matemática.
Passo 1: Base da indução
Para n = 1, temos:
5^{2 \cdot 1} - 1 = 5^2 - 1 = 24
E 24 é divisível por 24.
Portanto, a afirmação é verdadeira para n = 1.
Passo 2: Passo da indução
Suponha que a afirmação seja verdadeira para algum inteiro k, ou seja, suponha que:
24 \vert (5^{2k} - 1)
Queremos mostrar que a afirmação também é verdadeira para k+1, ou seja, queremos mostrar que:
24 \vert (5^{2(k+1)} - 1)
Substituindo a suposição de indução na equação acima, temos:
24 \vert (5^{2k} - 1) \Rightarrow 24 \vert (5^{2k} - 1 + 1) \Rightarrow 24 \vert 5^{2k}
Agora, vamos analisar o termo 5^{2(k+1)} - 1
5^{2(k+1)} - 1 = 5^{2k+2} - 1 = (5^2)^{k+1} - 1 = 25^{k+1} - 1
Podemos escrever 25 como 5^2
25^{k+1} - 1 = (5^2)^{k+1} - 1 = 5^{2(k+1)} - 1
Agora, podemos usar a suposição de indução:
24 \vert 5^{2k} \Rightarrow 24 \vert 5^{2k} - 1
Portanto, a afirmação é verdade
Passo 1: Base da indução
Para n = 1, temos:
1.2 = 2
E a fórmula dada é:
\frac{1(1+1)(1+2)}{3} = \frac{1 \cdot 2 \cdot 3}{3} = 2
Portanto, a fórmula é verdadeira para n = 1.
Passo 2: Passo da indução
Suponha que a fórmula seja verdadeira para algum inteiro k, ou seja, suponha que:
1.2 + 2.3 + 3.4 + \ldots + k(k+1) = \frac{k(k+1)(k+2)}{3}
Queremos mostrar que a fórmula também é verdadeira para k+1, ou seja, queremos mostrar que:
1.2 + 2.3 + 3.4 + \ldots + k(k+1) + (k+1)(k+2) = \frac{(k+1)(k+2)(k+3)}{3}
Substituindo a suposição de indução na equação acima, temos:
\frac{k(k+1)(k+2)}{3} + (k+1)(k+2) = \frac{(k+1)(k+2)(k+3)}{3}
Multiplicando ambos os lados da equação por 3 para eliminar o denominador, obtemos:
k(k+1)(k+2) + 3(k+1)(k+2) = (k+1)(k+2)(k+3)
Fatorando o lado esquerdo da equação, temos:
(k+1)(k+2)(k+3) = (k+1)(k+2)(k+3)
Portanto, a fórmula é verdadeira para k+1, se for verdadeira para k.
Passo 3: Conclusão
Como a fórmula é verdadeira para n = 1 (base da indução) e é verdadeira para k+1 se for verdadeira para k (passo da indução), concluímos que a fórmula é verdadeira para todos os números naturais n.
Portanto, a fórmula 1.2 + 2.3 + 3.4 + \ldots + n(n+1) = \frac{n(n+1)(n+2)}{3}
é verdadeira para todos os números naturais n.
b) Para demonstrar a afirmação dada por indução, vamos seguir os passos da prova por indução matemática.
Passo 1: Base da indução
Para n = 1, temos:
5^{2 \cdot 1} - 1 = 5^2 - 1 = 24
E 24 é divisível por 24.
Portanto, a afirmação é verdadeira para n = 1.
Passo 2: Passo da indução
Suponha que a afirmação seja verdadeira para algum inteiro k, ou seja, suponha que:
24 \vert (5^{2k} - 1)
Queremos mostrar que a afirmação também é verdadeira para k+1, ou seja, queremos mostrar que:
24 \vert (5^{2(k+1)} - 1)
Substituindo a suposição de indução na equação acima, temos:
24 \vert (5^{2k} - 1) \Rightarrow 24 \vert (5^{2k} - 1 + 1) \Rightarrow 24 \vert 5^{2k}
Agora, vamos analisar o termo 5^{2(k+1)} - 1
:
5^{2(k+1)} - 1 = 5^{2k+2} - 1 = (5^2)^{k+1} - 1 = 25^{k+1} - 1
Podemos escrever 25 como 5^2
, então:
25^{k+1} - 1 = (5^2)^{k+1} - 1 = 5^{2(k+1)} - 1
Agora, podemos usar a suposição de indução:
24 \vert 5^{2k} \Rightarrow 24 \vert 5^{2k} - 1
Portanto, a afirmação é verdade
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