4.1 Induzione[27J]

Proposizione 133 Principio di induzione

[1XC] Sia \(A⊇ ℕ\) e \(P(n)\) una proposizione logica che possa essere valutata per \(n∈ A\). Supponiamo siano soddisfatte le due seguenti ipotesi:

  • \(P(n)\) è vera per \(n=0\) e

  • \(∀ n∈ ℕ, P(n)⇒ P(S(n))\) ;

allora \(P\) è vera per ogni \(n∈ ℕ\).

Prova

Sia \(U=\{ n∈ ℕ:P(n)\} \) sappiamo che \(0∈ U\) e che \(∀ x, x ∈ U⇒ S(x)∈ U\) , allora da (N5) si conclude \(U=\mathbb {N}\).

La verifica di \(P(0)\) è detta “base dell’induzione”, mentre la verifica \(∀ n∈ ℕ, P(n)⇒ P(S(n))\) è detta “passo induttivo” (in cui \(P(n)\) viene presa come ipotesi, e viene detta “ipotesi induttiva”).

E133

[1XF] Dimostrate che \(∀ n∈ ℕ, n≠ S(n)\).

Soluzione nascosta: [UNACCESSIBLE UUID ’1XJ’]

E133

[1XG] Dimostrate 1 per induzione le seguenti asserzioni:

  1. \(∑_{k=1}^ nk=\frac{n(n+1)} 2\);

  2. \(∑_{k=1}^ nk^ 2=\frac{n(n+1)(2n+1)} 6\);

  3. \(∑_{k=1}^ nk^ 3=\frac{n^ 2(n+1)^ 2} 4\);

  4. \(∑_{k=1}^ n\frac{1}{4k^ 2-1}=\frac{n}{2n+1}\);

  5. \(∑_{k=1}^ n\frac{k}{2^ k}=2-\frac{n+2}{2^ n}\);

  6. \(n!≥ 2^{n-1}\);

  7. Se \(x{\gt}-1\) è un numero reale e \(n∈ ℕ\) allora \((1+x)^ n≥ 1+nx\) (diseguaglianza di Bernoulli).

Soluzione nascosta: [UNACCESSIBLE UUID ’1XK’]

  1. Nei successivi esercizi diamo per buona la conoscenza delle operazioni tipiche dei numeri naturali, e della loro relazione d’ordine.