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

mathanaliz

.pdf
Скачиваний:
12
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
9.53 Mб
Скачать

В самом деле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

= (a + b)

X Cni an−ibi =

 

 

 

n

 

 

 

 

i=0

 

 

 

 

 

 

Cni an+1−ibi +

n

Cni an−ibi+1 =

 

 

=

X

X

 

 

 

i=0

 

 

i=0

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n+1

 

 

 

 

 

=

X Cni an+1−ibi + X

Cni−1an+1−ibi =

 

 

i=0

n

 

i=1

 

 

 

 

 

 

= a

n+1

+

i

i 1

a

n+1 i i

+ b

n+1

.

 

 

X

Cn + Cn

 

b

 

 

 

 

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)!

= Ck

 

, k = 1, 2, . . . , n,

 

 

 

 

k!(n + 1 − k)!

 

n+1

 

 

 

 

 

C

0

= Cn+1

= 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n+1

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

(10.1)

 

 

First Prev

Next Last

Go Back Full Screen

Close Quit

окончательно имеем

 

 

 

 

 

 

 

(a + b)n+1 =

= an+1 +

n

 

 

 

X Cni +1an+1−ibi + bn+1 =

 

i=1

n+1

 

 

 

Cni +1an+1−ibi.

 

 

=

X

 

 

 

i=0

 

 

First

Prev

Next

Last Go Back Full Screen Close Quit

Для всех натуральных n > 2 имеет место неравен-

ство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

1

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(10.2)

 

 

 

 

 

 

< u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

un

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство.

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из очевидного неравенства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n = 1 +

n

 

 

 

 

 

 

n

10.2

 

 

 

 

n

 

 

 

1!

+

 

n

1!!

 

= 1 + n

n

 

n(n

1)

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

1!

 

 

 

 

 

n

 

 

 

1!

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

n

 

· · ·

+ n

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n(n

1)

n

 

 

 

 

1!

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

следует, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

v

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

u

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 < u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

un

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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) неравенство, которое нужно

доказать.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применим метод математической индукции.

I. При n = 1 неравенство (10.3) имеет место.

II. Пусть p(n) имеет место, т.е. n! >

n3

!n .

III. Если неравенство (10.3) имеет место при n, то

для n + 1 имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II. n n

 

 

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

 

3

 

(n + 1) =

n + 1 n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

n

5

n + 1 n+1

=

 

 

·

1

 

 

>

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

1 + n

 

 

 

 

 

 

 

 

First Prev

Next

Last

Go Back

Full Screen Close Quit

Для всех натуральных n имеет место неравен-

ство Бернулли

(1 + x1)(1 + x2) · · · (1 + xn) ≥ 1 + x1 + x2 + · · ·+ xn,

(10.4)

где x1, x2, . . . , xn – числа одного и того же зна-

ка, большие минус единицы.

Доказательство.

Обозначим через p(n) неравенство, которое

нужно доказать.

Применим метод математической индукции.

I. При n = 1, 2 неравенство (10.4) имеет место.

II. Пусть p(n) имеет место, т.е.

(1 + x1)(1 + x2) · · · (1 + xn) ≥ 1 + x1 + x2 + · · ·+ xn.

III. Если неравенство (10.4) имеет место при

n, то для n + 1 имеем

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

(при xi > −1, i = 1, 2, . . . , n, n + 1)

II.

(1 + x1)(1 + x2) · · · (1 + xn)(1 + xn+1) ≥

(1 + x1 + x2 + · · · + xn) (1 + xn+1) =

=1 + x1 + x2 + · · · + xn + xn+1+

+(x1 + x2 + · · · + xn) xn+1

1 + x1 + x2 + · · · + xn + xn+1.

На последнем шаге мы отбросили слагаемое

(x1 + x2 + · · · + xn) xn+1,

которое является неотрицательным, если все xi, i = 1, 2, . . . , n, n + 1, одного знака.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Доказать, что если x > −1, то для всех нату-

ральных n > 1 имеет место неравенство

 

(1 + x)n ≥ 1 + nx,

(10.5)

причём знак равенства имеет место лишь при

x = 0.

 

Доказательство.

 

Неравенство (10.5) есть следствие неравен-

ства (10.4) при x1 = x2 = . . . = xn = x.

 

НЕРАВЕНСТВО БЕРНУЛЛИ

 

На иллюстрации показаны графики функций f (x) = (1 + x)n (си-

n

 

ний) и gn(x) = 1 + nx (красный) при n = 2, 3, . . . , 10.

 

При всех значениях n = 2, 3, . . . , 10, которое устанавливается

движком "n", синяя кривая всегда выше красной с единственной

точкой соприкосновения (0, 1).

 

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Доказать, что если 0 < |q| < 1, то для всех натураль-

ных n > 1 имеет место неравенство

 

 

 

|qn| < n

(1|q|

q

).

 

 

(10.6)

Доказательство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− | |

 

 

 

 

 

 

Неравенство (10.6) получается из следующей

цепочки неравенств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

=

 

 

 

 

1

 

 

 

n

10.5

 

 

 

n

1 +

 

 

 

 

1

>

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

|

 

 

 

 

 

 

 

| |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

> 1 + n

 

 

 

 

1

> n

 

 

 

 

1 .

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

|

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

 

 

Отсюда следует, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|qn| = |q|n < n (1|q|

 

q ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− |

 

|

 

 

 

 

First

 

Prev

Next

Last

 

Go Back Full Screen

Close Quit

Доказать, что если b R, b > 1,

то для всех

 

натуральных n > 2 имеет место неравенство

 

 

 

 

n

<

2

 

1)2

.

 

 

(10.7)

 

 

 

bn

(n − 1)(b −

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как b > 1, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

n

= (1 + (b −

 

n

10.2

 

 

1) + n(n − 1)(b

 

1))

=

= 1 + n(b

1)2 +

· · ·

+ (n

1)n >

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> n(n − 1)

(b

1)2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nn <

 

2n

2 =

 

 

 

 

 

2

 

2.

 

 

b

n(n

− 1)(b − 1)

 

(n − 1)(b − 1)

 

 

 

 

 

First

Prev Next

Last

Go Back Full Screen Close Quit

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]