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数学的帰納法による証明

    mmm Mi (id: 2640) (2023年11月16日17:37)
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    1+2+2^2+…+2^n-1=2^n-1の証明の解説をお願いします。n=k+1のときの計算の流れがわかりません。

    回答

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年11月16日18:51)
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    mmm Mi さん、こんばんは。初めての方ですね。よろしく。 では…数学的帰納法の第2ステップを書きますね。 (ii) n=kのとき成り立っていると仮定する。すなわち $1+2^1+2^2+2^3+\cdots +2^{k-1}=2^k-1$ が成り立っている。 このとき、$1+2^1+2^2+2^3+\cdots +2^{k-1}+2^k$ $=2^k-1+2^k$    ここまでは大丈夫ですか?$1+2^1+2^2+2^3+\cdots +2^{k-1}$の部分を仮定より等しいはずの$2^k-1$に置き換えました。    これで$2^k$ が2つになったので$2^k+2^k=2\cdot 2^k=2^{k+1}$ と書けますので、 $=2\cdot2^k-1=2^{k+1}-1$ よってn=k+1の時も成り立っている。    ここまでが第2ステップですね。    最後に結論を書きます。 (i)(ii)より、すべての自然数nについて $1+2+2^2+2^3+\cdots+2^{n-1}=2^n-1$ が成り立つことが証明されたのだ!! どんなもんだ、数学的帰納法ってすごいだろ!!    で終わりますよ。 これで大丈夫ですか? これを読んだら、わかったとか、まだこのへんがわからないから説明してほしいとか、コメント欄に返事を書いてください。会話型を目指しています(笑)。コメントがないと、せっかく書いたものを読んでくれたのかどうか、書いたものが役に立ったのかどうか、こちらではわからないのです。コメントよろしくお願いしますね。
    mmm Mi (id: 2640) (2023年11月18日9:28)
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    いつもやってるやり方とは違っていましたが、とっても分かりやすかったし、こっちのやり方の方が証明しやすそうです…!!!ありがとうございます!!

    くさぼうぼう : (id: 1236) (2023年11月18日10:20)
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    あれ?そうなの?数学的帰納法の証明ってほぼ定型なんですがね。そのパターンははやく覚えましょう! お役に立ったのならよかったです。またどうぞ。

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