Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Введение в математический анализ. Дифференциальное исчисление

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
05.02.2023
Размер:
8.08 Mб
Скачать

Глава 10

СПРАВКА

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

10.1. Метод математической индукции

Математическая индукция - метод доказательства математических утверждений, основанный

на принципе математической индукции: утверждение p(n), зависящее от натурального

параметра n, считается доказанным для всех n k0; где k0 – фиксированное натуральное число, если доказано p(k0) и для любого натурального n k0 из предположения, что верно p(n), выведено, что верно также p(n + 1).

Продолжение на следующей странице.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Доказательство p(k0) составляет первый шаг индукции.

Предположение, что верно утверждение p(n); n k0 составляет второй шаг индукции.

Доказательство p(n + 1) в предположении, что верно p(n); n k0, составляет третий шаг индукции и называется индукционным переходом. При этом n называется параметром индукции, а предположение p(n) при доказательстве p(n + 1) называется индукционным предположением.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

10.2.Бином Ньютона

Для всех a; b 2 R и n 2 N имеет место формула бинома Ньютона

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

X

 

(a + b)n =

Cni an-ibi;

 

 

 

 

 

i=0

где Ck

=

 

n!

 

(число сочетаний из n

k!(n-k)!

n

 

 

элементов по k), k! = 1 2 : : : k; причём полагают, что 0! = 1:

Доказывать формулу бинома Ньютона будем методом математической индукции.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

При n = 1 имеем

(a+b)1 = X1 Ci1a1-ibi = 01!1!!a+11!0!!b = a+b:

i=0

Покажем, что из предположения справедливости формулы бинома Ньютона для n следует, что

 

n+1

 

X

(a + b)n+1

= Cni +1an+1-ibi:

 

i=0

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

В самом деле

(a + b)n+1 = (a + b)(a + b)n =

 

n

 

X

 

= (a + b) Cni an-ibi =

 

i=0

n

n

X

X

= Cni an+1-ibi + Cni an-ibi+1 =

i=0

i=0

n

n+1

X

X

= Cni an+1-ibi + Cni-1an+1-ibi =

i=0

i=1

n

Cni + Cni-1 an+1-ibi + bn+1:

X

= an+1 + i=1

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Используя соотношения

 

 

 

 

 

Cnk + Cnk-1 =

 

 

n!

 

 

n!

=

 

+

 

=

k!(n - k)!

(k - 1)!(n + 1 - k)!

=

(n + 1)!

 

= Cnk+1; k = 1; 2; : : : ; n;

 

 

 

 

 

 

k!(n + 1 - k)!

 

 

C0n+1 = Cnn++11 = 1;

(10.1)

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

окончательно имеем

(a + b)n+1 =

Xn

= an+1 + Cin+1an+1-ibi + bn+1 = i=1

nX+1

= Cin+1an+1-ibi: i=0

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Для всех натуральных n > 2 имеет место нера-

венство

 

 

 

 

pn - 1 < r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(10.2)

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство.

Из очевидного

 

неравенства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 10:2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

p

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n = 1 +

 

pn - 1

 

 

 

= 1 + n

 

 

 

 

 

pn - 1 +

 

n(n - 1)

 

 

n

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

p

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

n

-

 

 

+n(n - 1)

 

 

n

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

n - 1

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

- 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

следует, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

pn - 1 < r

 

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n - 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Для всех натуральных n имеет место неравенство

 

 

 

 

 

n! >

 

 

n n

 

 

 

 

 

 

(10.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство.

Обозначим через p(n) неравен-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ство, которое нужно доказать.

 

 

 

 

 

 

 

Применимметод математической индукции.

 

 

I. При n = 1 неравенство10(.3) имеет место.

 

 

II. Пусть p(n) имеет место, т.е. n! >

n3

n :

n;

III. Если неравенство10.(3) имеет место

при

 

 

 

 

то для n + 1 имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II:

 

n

 

n

 

 

 

 

(n + 1)! = n!(n + 1) >

 

n 1) =

 

3

=

3

 

 

n+1

1 + 1

 

 

n

( +n+1

 

 

 

 

 

>

 

3

 

:

 

 

n + 1

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

5

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

First

Prev

 

Next

Last Go Back

Full Screen Close Quit