質問<723>
「「数学的帰納法について」」
日付 2001/12/7
質問者 アツヒロ


 初めまして。こんばんは。

問1:次のように帰納的に定義される数列{ αn }の
   第n項を求めよ。

 α1=1,2αn+1=3αn+1(n=1,2,3‥)


問2:nが自然数のとき、次の等式が成り立つことを
   数学的帰納法で説明せよ。

                  1
1^2+2^2+3^2+4^2+…+n^2=-n^2(n+1)^2
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 よろしくお願いします!

お返事(武田)
日付 2001/12/20
回答者 武田


問1

\(2a_{n+1}=3a_{n}+1\) , \(a_{1}=1\)

両辺に2を加えて、

\(2a_{n+1}+2=3a_{n}+3\)

\(2(a_{n+1}+1)=3(a_{n}+1)\)

\(a_{n+1}+1=\frac{3}{2}(a_{n}+1)\)

\(=(\frac{3}{2})^{n}(a_{1}+1)\)

\(=(\frac{3}{2})^{n}\cdot 2\)

∴ \(a_{n+1}=2\cdot \left(\)

したがって、一般項(第n項) \(a_{n}=2\cdot \left(\)  ………(答)

問2

問題が少し間違っています。以下の証明を、数学的帰納法でやってみましょう。

\(1^{3}+2^{3}+3^{3}+\cdots \cdots \cdots +n^{3}=\frac{1}{4}n^{2}\left(\)

①n=1のとき

   左辺 \(=1^{3}=1\)

   右辺 \(=\frac{1}{4}\cdot 1^{2}\cdot 2^{2}=\frac{4}{4}=1\)

∴左辺=右辺

②n=kのとき、

    \(1^{3}+2^{3}+3^{3}+\cdots \cdots \cdots +k^{3}=\frac{1}{4}k^{2}\left(\) が成り立つと仮定すると、

   左辺= \(1^{3}+2^{3}+3^{3}+\cdots \cdots \cdots +k^{3}+(k+1)^{3}=\frac{1}{4}k^{2}\left(\)

= \(\frac{1}{4}(k+1)^{2}\{ k^{2}+4(k+1)\}\)

= \(\frac{1}{4}(k+1)^{2}(k+2)^{2}\)

=右辺

したがって、①と②より、すべての自然数nにおいて、与式が成り立つ。