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Hi, ich wolle mal fragen, wie man hier am besten abschätzt, finde es nicht so einfach/eindeutig

Meine Lösung:

$$ \frac{4^{n}}{n+1}<\frac{(2 n) !}{(n !)^{2}} $$
(IB) n = 2

\( \frac{4^{2}}{2+1}=\frac{16}{3}<\frac{18}{3}=6=\frac{24}{4}=\frac{(2 \cdot 2) !}{(2 !)^{2}} \)

(IV) Für ein beliebigies, festes n ∈ ℕ,  n ≥ 2, gilt

\( \frac{4^{n}}{n+1}<\frac{(2 n) !}{(n !)^{2}} \)

Es sei für n = n + 1

\( \frac{4^{n+1}}{n+2}<\frac{(2 n+2) !}{((n+1) !)^{2}} \)

(IS) Wir zeigen n → n + 1

\( \begin{aligned} \frac{4^{n+1}}{n+2} &=4 \frac{4^{n}}{n+2} \\ &<\frac{4^{n}}{n+1}, d a \end{aligned} \)


\( \left.\begin{array}{l}{<\frac{(2 n)!}{(n !)^{2}}} \\ {<\frac{(2 n + 2) !}{((n+1) !)^2}}\end{array}\right\} ? \)






 

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Ich würde den Induktionsschritt so formulieren:

-Angenommen die Aussage sei für beliebiges, aber festes, n≥2∈ℕ wahr sodass gilt:

$$ \frac{4^n}{n+1}<\frac{(2n)!}{(n!)^2}\quad (IV). $$

Dann gilt diese Aussage auch für n+1, also $$  \frac{4^{n+1}}{n+2}<\frac{(2n+2)!}{((n+1)!)^2} $$

Die zeigt man so:

$$ \frac{(2n+2)!}{((n+1)!)^2}=\frac{(2n+2)\cdot (2n+1)\cdot(2n)!}{((n+1)\cdot n!)^2}=\frac{2\cdot(n+1)\cdot (2n+1)\cdot(2n)!}{(n+1)^2\cdot (n!)^2}\\=\frac{2\cdot (2n+1)\cdot(2n)!}{(n+1)\cdot (n!)^2}=\frac{4n+2}{n+1}\cdot \frac{(2n)!}{(n!)^2}\stackrel{(IV)}{>}\frac{4n+2}{n+1}\cdot \frac{4^n}{n+1}\\=\frac{4n+2}{(n+1)^2}\cdot 4^n\stackrel{(*)}{>}\frac{4}{n+2}\cdot 4^n=\frac{4^{n+1}}{n+2}.$$

$$(*)\quad  \forall n \in \mathbb{N}, n\geq 2: \quad \frac{4n+2}{(n+1)^2}>\frac{4}{n+2}. $$Beweis durch Widerspruch. Sei n∈ℕ, n≥2. Angenommen es gelte: $$ \frac{4n+2}{(n+1)^2}\leq\frac{4}{n+2}. $$ Dann ist:

$$ \frac{4n+2}{(n+1)^2}\leq\frac{4}{n+2} \\\Leftrightarrow (4n+2)\cdot (n+2) \leq 4\cdot (n+1)^2\\\Leftrightarrow 4n^2+10n+4\leq 4\cdot (n+1)^2\\\Leftrightarrow (4n^2+8n+4)+2n\leq 4\cdot (n+1)^2\\\Leftrightarrow 4\cdot(n+1)^2+2n\leq 4\cdot(n+1)^2\\\Leftrightarrow 2n\leq 0$$ein Widerspruch zu der Voraussetzung. Damit folgt die Behauptung (*).


Damit wurde auch die obige Aussage $$ \frac{4^n}{n+1}<\frac{(2n)!}{(n!)^2},\quad n\geq 2 $$ bewiesen.


EDIT: Achso in der deiner IB sagst du n=n+1. Das ist so nicht richtig, da du es ja für n+1 zeigen willst, was offensichtlich nicht n ist.

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Danke für die Ausführliche Antwort, da wäre ich wahrscheinlich nie drauf gekommen:)


EDIT: Achso in der deiner IB sagst du n=n+1. Das ist so nicht richtig, da du es ja für n+1 zeigen willst, was offensichtlich nicht n ist.

Stimmt:)

Ich danke dir

Kein Problem :)

@hallo97

Wollte dir nur mal sagen, dass deine Arbeit mich oft mal erstaunt!  Weiter so.

Hallo racine_carrée,

Danke für die Blumen. :)

Ich kann dieses Lob auch bei dir erwidern! :)

Merci beaucoup! Bist du noch in der Schule?

Nein, bin schon seit nem Jahr mit der Schule fertig. Und du?

Ab Montag in der 11. Klasse

Ah cool. Auch meine Anerkennung, dass du hier anderen Leuten hilfst.

Macht doch Spaß, oder nicht? :) Außerdem lernt man dadurch, weil hier auf der Seite sehr viele schlaue Köpfe sind, deren Techniken ich mir aneigne.

Ups, unhöflich:

Gebe ich auch zurück! :)

Ja, es macht Spaß und man wächst an Erfahrungen weiter, die man auf weitere Problemstellungen anwenden kann. :)

Bin ganz deiner Meinung.

kann mir jemand das Sternchen erklären?

Ich verstehe den Schritt nicht ganz.

Bei (*) hab ich eine Nebenrechnung eingebaut, die meine letzte Abschätzung nach Unten, im Induktionsschritt rechtfertigen sollte. Das ganze habe ich per Widerspruch gemacht, also angenommen, dass \(\frac{4n+2}{(n+1)^2}\leq\frac{4}{n+2} \) für ein \(n\in \mathbb{N}_{\geq 2} \) gelte. Diese Aussage habe ich solange umgeformt, bis ein Widerspruch am Ende rauskam, nämlich \( 2n\leq 0\) bzw. \(0\leq n\). Es gilt aber nach Voraussetzung \(n\in \mathbb{N}_{\geq 2} \). Also ist die Aussage (*) wahr.

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