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Vollständige Induktion für zwei Summen

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Sonstiges

Tags: Beweis, Induktionsanfang, Induktionsschluss, Sonstiges, Summe, Vollständige Induktion

 
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Expression

Expression

17:38 Uhr, 03.01.2009

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Hallo,

ich habe bei der folgenden Aufgabe ein Problem, denn ich weiß nicht, wie ich den Beweis fertig kriege.

Es soll durch vollständige Induktion gezeigt werden, dass für alle n [Element] N gilt:

Σ k = n 2 n k = 3 * Σ k = 1 n k

Mein bisheriger Ansatz:

n+(n+1)+...+(2n)=3n

Induktionsanfang mit A(1): 3=3 (wahr!)

Ansatz für Induktionsschluss: (n+1)+(n+2)+...2(n+1)=3(n+1)

Kann mir bitte einer sagen, wie es da weitergeht?

Viele Grüße

Christopher


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Antwort
DK2ZA

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17:52 Uhr, 03.01.2009

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Mit der Aufgabe stimmt wohl etwas nicht:

Rechts vom zweiten Summenzeichen scheint etwas zu fehlen.

Die linke Summe ergibt für n=50 den Wert 5050. Diese Zahl ist aber nicht durch 3 teilbar.


GRUSS, DK2ZA

Expression

Expression

17:54 Uhr, 03.01.2009

Antworten

Bei dem linken Summenzeichen habe ich das k=1 auf k=n geändert, war ein Schreibfehler (peinlich) - das sollte es jetzt verständlicher machen.

Antwort
DK2ZA

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17:59 Uhr, 03.01.2009

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Bei dem rechten Summenzeichen fehlt auch noch etwas.

GRUSS, DK2ZA

Expression

Expression

18:01 Uhr, 03.01.2009

Antworten

k fehlte noch auf der rechten Seite - jetzt stimmt es aber definitiv, durch dieses Java im Formeleditor läuft mein altes Notebook wie eine Möhre (:/).

Antwort
DK2ZA

DK2ZA aktiv_icon

18:24 Uhr, 03.01.2009

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Du sollst zeigen, dass

k=n+12(n+1)k=3k=1n+1k

Bei der linken Summe fehlt gegenüber der Ausführung mit n der Summand n. Dafür kommen die Summanden 2(n+1)-1 und 2(n+1) hinzu.

Für die linke Seite kann man also schreiben

k=n2nk-n+2(n+1)-1+2(n+1)

Zur Summe auf der rechten Seite kommt 3 mal der Summand n+1 hinzu.

Sie wird also

3k=1nk+3(n+1)

Nun bleibt nur noch unter Verwendung der Induktionsvoraussetzung (k=n2nk=3k=1nk) zu zeigen, dass mit diesen neuen Seiten die Gleichung erfüllt ist.


Also, dass

k=n2nk-n+2(n+1)-1+2(n+1)=3k=1nk+3(n+1)

Nach Induktionsvoraussetzung sind die Ausdrücke mit den Summenzeichen gleich.
Dann bleibt noch

-n+2(n+1)-1+2(n+1)=3(n+1)

und das stimmt.



GRUSS, DK2ZA

Frage beantwortet
Expression

Expression

19:26 Uhr, 03.01.2009

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Danke!!

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Akonia

Akonia

19:46 Uhr, 03.01.2009

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die DK2ZA geschrieben hast musst du nur noch zeigen dass die gleichung:


k=n2nk-n+2(n+1)-1+2(n+1)=3k=1nk+3(n+1)

gilt.




und wegen der induktionsvoraussetzung kannst du statt
k=n2nk

3k=1nk

einsetzen

also:

3k=1nk-n+2(n+1)-1+2(n+1)=3k=1nk+3(n+1)

das auf beiden seiten das gleiche steht ist jetzt ja nicht mehr schwer zu erkennen.