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■36524 / inTopicNo.1)  数学的帰納法
  
□投稿者/ すぅ 一般人(1回)-(2008/10/26(Sun) 22:32:12)
    数学的帰納法の問題のやり方教えてください!
    まったくわかりません…おねがいします


    自然数nに対して、a[n]=2^n+3^n+1 とおくとき、

    @a[n+6]-a[n]は7で割り切れることを示せ

    Anが6の倍数のとき、a[n]は7で割り切れないことを示せ

    Ba[n]が7で割り切れるためのnの条件を求めよ
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■36526 / inTopicNo.2)  Re[1]: 数学的帰納法
□投稿者/ WIZ 大御所(306回)-(2008/10/26(Sun) 23:18:48)
    (1)
    a[n+6]-a[n] = {2^(n+6)+3^(n+6)+1}-{2^n+3^n+1} = (2^n)*(2^6-1)+(3^n)*(3^6-1)
    ここで、2^6-1 = 64-1 = 7*9, 3^6-1 = (3^3-1)(3^3+1) = 26*28 = 26*7*4ですから、
    (2^n)*(2^6-1)+(3^n)*(3^6-1)は7で割り切れます。

    (2)
    mを自然数として、n = 6mとおくと、a[6m] = 2^(6m)+3^(6m)+1です。

    m = 1の場合、a[6*1] = 2^(6*1)+3^(6*1)+1は、
    (1)の結果からa,bを自然数として、2^6-1 = 7a, 3^6-1 = 7bとおけますから、
    a[6*1] = (7a+1)+(7b+1)+1 = 7(a+b)+3となり、7で割り切りません。

    kを自然数としてm = kの場合、a[6k]が7で割り切れないと仮定します。
    a[6(k+1)]-a[6k]は(1)の結果から7で割り切れますから、cを自然数としてa[6(k+1)]-a[6k] = 7cとおけます。
    a[6(k+1)] = 7c+a[6k]となりますが、帰納法の仮定から7c+a[6k]は7で割り切れないので、
    a[6(k+1)]も7で割り切れません。

    以上から、数学的帰納法により任意の自然数mに対してa[6m]は7で割り切れないといえます。

    (3)
    (1)(2)の結果からq,rを自然数として、n = 6q+rとすると、
    a[6q+r]が7で割り切れるかどうかと、a[r]が7で割り切れるかどうかは一致します。
    よってrとして6で割った余りである1,2,3,4,5について試してみれば良いことになります。
    (r = 6は(2)の結果より除外しています。)

    a[1] = 2^1+3^1+1 = 6, a[2] = 2^2+3^2+1 = 14 = 7*2, a[3] = 2^3+3^3+1 = 36 = 7*5+1,
    a[4] = 2^4+3^4+1 = 98 = 7*14, a[5] = 2^5+3^5+1 = 276 = 7*39+3
    上記計算から、n = 6q+2またはn = 6q+4の場合に、a[n]は7で割り切れるといえます。
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■36527 / inTopicNo.3)  Re[1]: 数学的帰納法
□投稿者/ miyup 大御所(619回)-(2008/10/26(Sun) 23:24:16)
    2008/10/26(Sun) 23:31:52 編集(投稿者)

    No36524に返信(すぅさんの記事)
    > 自然数nに対して、a[n]=2^n+3^n+1 とおくとき、
    > @a[n+6]-a[n]は7で割り切れることを示せ

    a[n+6]-a[n]
    =2^(n+6) + 3^(n+6) + 1 - (2^n + 3^n +1)
    =(2^6-1)・2^n + (3^6-1)・3^n
    =63・2^n + 728・3^n
    =7(9・2^n + 104・3^n)
    よって
    a[n+6]-a[n]は7で割り切れる。


     @:a[n+6]-a[n]は7で割り切れる
     →周期6で余りが一致する(余り 6, 0, 1, 0, 3, 3, 以降繰り返し)
     ということ。

    > Anが6の倍数のとき、a[n]は7で割り切れないことを示せ

    a[1]=6、a[2]=14、a[3]=36、a[4]=98、a[5]=276、a[6]=794
    を7で割った余りはそれぞれ 6, 0, 1, 0, 3, 3。

    a[6]は7で割り切れないので
    @より n が6の倍数のとき、a[n]は7で割り切れない。

    > Ba[n]が7で割り切れるためのnの条件を求めよ

    a[2]、a[4]が7で割り切れるので
    a[n]が7で割り切れるための n の条件は
    @より n=2+6k, 4+6k (k=0,1,2,3,…)。

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■36528 / inTopicNo.4)  本当にありがとうございます
□投稿者/ すぅ 一般人(2回)-(2008/10/26(Sun) 23:48:15)
    わかりやすい解答ありがとうございます
    本当に助かりました
    WIZ様がくださった解答を参考にしてもう一度やってみます
    本当にありがとうございました
解決済み!
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■36529 / inTopicNo.5)  ありがとうございます
□投稿者/ すぅ 一般人(3回)-(2008/10/26(Sun) 23:53:30)
    miyup様もありがとうございました
    本当にたすかりました
    余りの周期で考えることもできるんですね
    本当にありがとうございました
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■36531 / inTopicNo.6)  Re[3]: ありがとうございます
□投稿者/ miyup 大御所(620回)-(2008/10/27(Mon) 08:40:51)
    2008/10/27(Mon) 08:43:02 編集(投稿者)

    No36529に返信(すぅさんの記事)
    > 余りの周期で考えることもできるんですね

    「a[n+6]-a[n]は7で割り切れる」
     ↑
     これ自体が数学的帰納法なんですよ。
     ですから No36527 も充分に数学的帰納法的解答です。
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