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Zeigen Sie mit vollständiger Induktion:
a) Für alle natürlichen Zahlen \( n \geq 1 \) gilt
\( \sum \limits_{k=1}^{n} k^{3}=\frac{n^{2} \cdot(n+1)^{2}}{4} . \)
b) Für alle \( n \in \mathbb{N}, n \geq 1 \) gilt, dass \( n^{2}+n \) gerade ist.


Problem/Ansatz:

Diese Frage kann ich nicht lösen. Könnt ihr mir damit helfen?

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Beste Antwort

\(\sum \limits_{k=1}^{n} k^{3}=\frac{n^{2} \cdot(n+1)^{2}}{4} . \)

Bei vollst. Induktion erst mal prüfen für n=1

\(\sum \limits_{k=1}^{1} k^{3}=\frac{1^{2} \cdot(1+1)^{2}}{4}  \)

gibt

 \(    1^3 = \frac{1^{2} \cdot 2^{2}}{4}  \) stimmt also .

Angenommen es stimmt für ein n, also Induktionsannahme:

\(\sum \limits_{k=1}^{n} k^{3}=\frac{n^{2} \cdot(n+1)^{2}}{4}  \)   

Dann zeigen, dass es auch für n+1 gilt , also zeigen, dass daraus folgt

\(\sum \limits_{k=1}^{n+1} k^{3}=\frac{(n+1)^{2} \cdot(n+2)^{2}}{4} . \)

Also nachrechnen:

\(\sum \limits_{k=1}^{n+1} k^{3} \)

\(=\sum \limits_{k=1}^{n} k^{3}   + (n+1)^3 \)

Induktionsannahme verwenden gibt

\(= \frac{(n+1)^{2} \cdot(n+2)^{2}}{4} + (n+1)^3 \)

Jetzt musst du nur noch nachrechnen, dass dies das

gleiche ist wie \(\frac{(n+1)^{2} \cdot(n+2)^{2}}{4}  \) .

b) entsprechend: n=1  . Da ist 1^2 + 1 = 2 also gerade.

Induktionsannahme n^2 + n gerade.

zeigen: (n+1)^2 + (n+1) ist gerade:

(n+1)^2 + (n+1) = n^2 +2n+1 +n+1= n^2 + n + 2(n+1) 

n^2 + n gerade wegen Ind. ann.

2(n+1) Vielfaches von 2, also gerade.

Summe zweier geraden ist gerade.  q.e.d.

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a) \(\sum\limits_{k = 1}^{n+1} k^3 = (n+1)^3 + \sum\limits_{k = 1}^n k^3 = (n+1)^3 + \frac{n^{2} \cdot(n+1)^{2}}{4}\)

Begründe warum \((n+1)^3 + \frac{n^{2} \cdot(n+1)^{2}}{4} = \frac{(n+1)^{2} \cdot((n+1)+1)^{2}}{4} \) ist.

b) \( (n+1)^{2}+(n+1) = n^2 + 2n + 1 + n + 1 = (n^2 + n) + 2(n+1)\).

In \((n^2 + n) + 2(n+1)\) sind beide Summanden gerade.

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