¿Cómo usarías la prueba por inducción para probar [matemáticas] n> 6 \ Rightarrow n! \ Geq3 ^ n [/ matemáticas]?

Pregunta original

¿Cómo usaría la prueba por inducción para demostrar que 1 * 2 * 3 … * n es mayor que igual a 3 ^ n para n> 6

En primer lugar, supondré que te refieres a donde [math] n [/ math] es un número entero mayor que 6. Además, ten en cuenta que esto significa que [math] n [/ math] es al menos 7, y así [math] n! [ / math] será divisible por 7 para todos [math] n> 6 [/ math]. Esto a su vez significa que [matemática] n! [/ Matemática] nunca puede ser igual a [matemática] 3 ^ n [/ matemática] porque 7 no divide [matemática] 3 ^ n [/ matemática]. Por lo tanto, usaré la inducción para demostrar que:

[matemáticas] 1 * 2 * 3… * n [/ matemáticas] es mayor que [matemáticas] 3 ^ n [/ matemáticas] para [matemáticas] n> 6 [/ matemáticas]

Es cierto para [matemáticas] n = 7 [/ matemáticas]. Podemos verificar esto fácilmente; También soy demasiado vago para hacerlo.

Suponiendo que es cierto para algún número entero [matemática] k [/ matemática] mayor que 6, entonces [matemática] 1 * 2 *… * k> 3 ^ k [/ matemática], por lo tanto, considerando el caso de [matemática] k + 1 [/ math], necesitamos mostrar [math] 1 * 2… * k * k + 1> 3 ^ {k + 1} = 3 * 3 ^ k [/ math]

Ahora usamos la notación factorial para acortar expresiones.

¡Y así desde [matemáticas] k! > 3 ^ k [/ matemáticas],

[matemáticas] 3 * k!> 3 * 3 ^ k [/ matemáticas].

También desde [matemáticas] k + 1> 3 [/ matemáticas], [matemáticas] (k + 1) * k! > 3 * k! [/ Matemáticas] y [matemáticas] ([/ matemáticas] [matemáticas] k + 1) * k! = (K + 1)! [/ Matemáticas],

[matemáticas] (k + 1)!> 3 * k!> 3 * 3 ^ k [/ matemáticas], entonces

[matemáticas] (k + 1)!> 3 * 3 ^ k = 3 ^ {k + 1} [/ matemáticas].

Entonces, si el enunciado es verdadero para algún valor [math] k [/ math], también es verdadero para [math] k + 1 [/ math]. Hemos establecido un caso base de [matemáticas] n = 7 [/ matemáticas] para ser verdad. Por lo tanto, por inducción, es cierto para [matemáticas] n = 8, n = 9, n = 10 … [/ matemáticas], o que es cierto para todas [matemáticas] n> 6 [/ matemáticas].

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El primer paso en una prueba por inducción es mostrar que la afirmación es verdadera para el caso base.

En esta situación, eso es [matemáticas] n = 7 [/ matemáticas].

[matemáticas] 7! = 5040> 3 ^ 7 = 2187 [/ matemáticas]

El cálculo anterior muestra que el caso base es verdadero. El siguiente paso es mostrar si la declaración es verdadera para [math] k \ geq 7 [/ math], entonces la declaración es verdadera para [math] k + 1 [/ math].

Suponga que [math] k \ geq 7 [/ math] y [math] k!> 3 ^ k [/ math].

Entonces,

[matemáticas] k! \ cdot (k + 1)> 3 ^ k \ cdot (k + 1)> 3 ^ k \ cdot 3 = 3 ^ {k + 1} [/ matemáticas]

Por lo tanto, [math] n!> 3 ^ n [/ math] para todos [math] n> 6 [/ math].

QED

  1. Demostrando la proposición Pn, P1 es cierto.
  2. Asumiendo que Pk es verdad
  3. probar que P (k + 1) es verdadero siempre que Pk sea verdadero (ya que (k + 1)! ≥ (k + 1) * 3 ^ k> 3 * 3 ^ k para k> 2, P (k + 1) es verdadero siempre que Pk sea verdad)
  4. Como P1 es verdadero y Pk + 1 es verdadero siempre que Pk sea verdadero, Pn es verdadero.

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