Кейс на анализ формул: данное доказательство показано, что сумма первых n натуральных чисел равна n(n+1)/2, но в шаге индукции допущена логическая неточность. Найдите и исправьте ошибку, оформите корректное доказательство

1 Дек в 02:32
2 +2
0
Ответы
1
Кратко укажу типичную логическую неточность и приведу корректное доказательство.
Ошибка. Вошибочных доказательствах иногда на этапе индукции неправильно используют индуктивное предположение: берут утверждение для nnn и затем приписывают его уже к n+1n+1n+1 (то есть по сути предполагают то, что нужно доказать). Пример неверного шага (круговое рассуждение):
∑k=1n+1k=(n+1)(n+2)2(подставлено без вывода, как будто из гипотезы) \sum_{k=1}^{n+1} k=\frac{(n+1)(n+2)}{2}\quad\text{(подставлено без вывода, как будто из гипотезы)}
k=1n+1 k=2(n+1)(n+2) (подставлено без вывода, как будто из гипотезы)
Это нельзя делать: индуктивное предположение даёт формулу только для фиксированного nnn, а не сразу для n+1n+1n+1.
Корректное доказательство по математической индукции.
База ( n=1n=1n=1 ): ∑k=11k=1\sum_{k=1}^1 k=1k=11 k=1 и правая часть 1⋅22=1\dfrac{1\cdot2}{2}=1212 =1. База верна.
Индуктивный шаг. Предположим, для некоторого фиксированного n≥1n\ge1n1 верно
∑k=1nk=n(n+1)2. \sum_{k=1}^n k=\frac{n(n+1)}{2}.
k=1n k=2n(n+1) .
Требуется доказать формулу для n+1n+1n+1. Тогда
∑k=1n+1k=∑k=1nk+(n+1). \sum_{k=1}^{n+1} k=\sum_{k=1}^n k+(n+1).
k=1n+1 k=k=1n k+(n+1).
По индуктивному предположению подставляем первую сумму:
∑k=1n+1k=n(n+1)2+(n+1)=n(n+1)+2(n+1)2=(n+1)(n+2)2. \sum_{k=1}^{n+1} k=\frac{n(n+1)}{2}+(n+1)=\frac{n(n+1)+2(n+1)}{2}=\frac{(n+1)(n+2)}{2}.
k=1n+1 k=2n(n+1) +(n+1)=2n(n+1)+2(n+1) =2(n+1)(n+2) .
Таким образом, из истинности для nnn следует истинность для n+1n+1n+1.
Заключение. Так как база выполнена и индуктивный шаг доказан корректно, по принципу математической индукции для всех натуральных nnn имеет место
∑k=1nk=n(n+1)2. \sum_{k=1}^n k=\frac{n(n+1)}{2}.
k=1n k=2n(n+1) .
1 Дек в 02:42
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир