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1 + 3 + 5 + … + (2n– 1) =n2
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我们发现,第一个奇数1的和的确是12,因此当n= 1时,这个命题肯定是正确的。接下来,我们注意到,如果前k个奇数的和是k2,即:
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1 + 3 + 5 + … + (2k– 1) =k2
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再加上下一个奇数(2k+ 1),就有:
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1 + 3 + 5 + … + (2k– 1) + (2k+ 1) =k2+ (2k+ 1)
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= (k+ 1)2
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也就是说,如果前k个奇数的和是k2,那么前k+ 1个奇数的和一定是(k+ 1)2。既然n= 1时命题成立,由上述证明过程可知,n取所有值时该命题也成立。
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归纳性证明法是一个功能强大的证明方法。本书讨论的第一个问题是前n个数字的和:
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1 + 2 + 3 + … +n=
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当n= 1时,该命题肯定是正确的,因为1 = (1×2) / 2。如果我们假设对于某个数字k,命题
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1 + 2 + 3 + … +k=
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是正确的,在上式基础上再加上 (k+ 1),就会得到:
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1 + 2 + 3 + … +k+ (k+ 1) =+ (k+ 1)
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= (k+ 1) (+ 1)
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=
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这是用k+ 1代替n时的求和公式。因此,如果n=k(k是任意正数)时公式成立,那么当n=k+ 1时,该公式同样成立。由此可证,当n取所有正值时,公式都成立。
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在本章以及后续章节中,我们将见到更多的归纳性证明实例。为了帮助大家加深印象,我在这里为大家送上“数学音乐家”戴恩·坎普(Dane Camp)和拉里·莱塞(Larry Lesser)创作的一首歌,这首歌采用了美国民谣歌手鲍勃·迪伦(Bob Dylan)的作品《答案在风中飘荡》(Blowing in the Wind)的旋律。
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如何才能证明n取所有值时
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命题都成立?
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既然无法一一验证
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盲目尝试又有何益!
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面临如此困境,
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能否找到锦囊妙计?
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