@课前对话

  假设现在又一排多米诺骨牌。如何将它们全部推倒呢?这个简单!只要将它们排列成其中1个一倒就能顺次带倒下一个的形状就行了。然后推倒第一个多米诺骨牌,就可以了。(这就是数学归纳法的两个步骤。)

 

@开始本章学习:

1,高斯求和(1到100之间所有的数相加)

  

  如此一来,就变成了101+101+101+...+101那样100个101相加的结果。这样的计算就非常简单了。只要将101乘以100即可,结果为10100。不过10100是要求的数的2倍,因此还得除以2,答案为5050。

  答案:5050

  小高斯的方法可谓绝妙非凡!

  归纳:高斯运用了以下等式。

  

  那么,这个等式对于0以上的任意整数n都成立吗?即n为100,200,或者100万,100亿时该等式也都成立吗?如果成立的话,又如何来证明呢?

  这种时候就要用到数学归纳法了。数学归纳法证明"断言对于0以上的所有整数n都成立"的方法

  

 

2,数学归纳法---如何征服无穷数列

  首先,从"0以上的整数的断言"开始学起,然后使用数学归纳法来证明高斯的断言。

  (1),什么是断言?(例如,n*2的结果都是偶数就是断言,断言有成立的,有不成立的。所以断言需要证明!)

  下面是一些0以上的整数的断言,下面举几个例子:

  

  

  由于断言需要证明,所以产生了数学归纳法。

  (2),什么是数学归纳法?---》证明断言是否成立方法

  数学归纳法证明有关整数的断言对于0以上的所有整数(0,1,2,3...)是否成立时所用的方法

  ---假设现在要用数学归纳法莱证明"断言P(n)对于0以上的所有整数n都成立"。

  * 数学归纳要经过以下两个步骤进行证明。这是本章的核心内容

  步骤1:

  证明"P(0)成立"。

  步骤2:

  证明不论k为0以上的哪个整数,"若P(k)成立,则P(k+1)也成立"

  在步骤1中,要证明当k为0时断言P(0)成立。我们将步骤1称为基底(base)。

  在步骤2中,要证明无论k为0以上的哪个整数,"若P(k)成立,则P(k+1)也成立"。我们将步骤2称作归纳。该步骤证明断言若对于0以上某个整数成立,则对于下一个整数也成立。

  若步骤1和步骤2都能到证明,就证明了"断言P(n)对于0以上的所有整数n都成立"。

  以上就是数学归纳法的证明方法。

  

  

3,用数学归纳法证明高斯的断言

  下面我们就以证明高斯的断言G(n)为例具体看看数学归纳法。首先讨论断言G(n)。

  * 断言G(n):0到n的整数之和与n*(n+1)/2相等。

  使用数学归纳法就需要通过步骤1(基底)和步骤2(归纳)来证明。

  步骤1:基底的证明

  证明G(0)成立。

  G(0)就是0到0的整数之和与0*(0+1)/2相等。

  这可以通过直接计算证明。0到0的整数之和是0,0*(0+1)/2也是0。

  至此,步骤1证明完毕。

  步骤2:归纳的证明

  证明当k为0以上的任一整数时,"若G(k)成立,则G(k+1)也成立"。

  先假设G(k)成立。即假设"0到k的整数之和与k*(k+1)/2相等"。这时候,以下等式成立。

  假设成立的等式G(k)

    0+1+2+...+k=k*(k+1)/2

  下面,我们来证明G(k+1)成立。

  要证明的等式G(k+1)

    0+1+2+...+k+(k+1)=(k+1)*((k+1)+1)/2

    G(k+1)的左边使用假设的等式G(k)可以进行如下计算。

    

4,用数学归纳法证明另一个断言-----从1开始连续奇数的和等于最大奇数的平方

  (1),请证明以下断言Q(n)对于1以上的所有整数n都成立。

  断言Q(n):1+3+5+7+...+(2*n-1)=n^2

  Q(n)是比较有意思的断言。按从小到大的顺序将n个奇数相加,得到n^2,即平方数n*n。

  这对吗?在证明之前,先通过较小的数n=1,2,3,4,5判断Q(n)的真假。

  

  通过以上计算发现断言确实是成立的。

  

 

  

posted on 2014-05-06 12:37  学到老死  阅读(786)  评论(0)    收藏  举报