Esercizio (Appello 27 Agosto 2017)

Si dimostri per induzione su nN che n2 la seguente disuguaglianza:

k=2n1k(k+1)=n12n+2  n2

Soluzione

Procediamo per induzione su n2
n=2 (BASE DELL'INDUZIONE)
Dobbiamo provare che

k=2n1k(k+1)=2122+2

Vale:

La base dell'induzione è verificata in quanto

k=221k(k+1)=16=n12n+2

n2, nn+1 (PASSO INDUTTIVO)
Assumiamo che l'uguaglianza sia vera per un certo n2, cioè che valga

k=2n1k(k+1)=n12n+2  per qualche n2 (IPOTESI INDUTTIVA)

Dobbiamo provare che vale la stessa uguaglianza con n+1 al posto di n, ovvero

k=2n+11k(k+1)=(n+1)12(n+1)+2 (TESI DEL PASSO INDUTTIVO)

Vale:

k=2n+11k(k+1)=(n+1)12(n+1)+2k=2n1k(k+1)+1(n+1)((n+1)+1)=n2n+4 (ipotesi induttiva)n12n+2 + 1(n+1)(n+2)=n2n+4(n+2)(n1)+22(n+1)(n+2)=n2n+4n2n+2n2+22(n+1)(n+2)=n2(n+2)  Moltiplico a destra e a sinistra per (n+1)n2n+2n2+2=n(n+1)n2+n=n2+n$$Dunqueilpassoinduttivoèverificato.Graziealpassoinduttivo$P(n)$èvera$n2$