数学归纳法证明卡壳于归纳步骤,请求协助
别慌!你的基础步骤完全没问题,接下来咱们一步步拆解归纳步骤的推导:
首先,我们的归纳假设是:对于某个整数 (n \geq 1),(n^5 - n) 是5的倍数,也就是存在整数 (k),使得 (n^5 - n = 5k)。
接下来处理目标式子 ((n+1)^5 - (n+1)),我们先把 ((n+1)^5) 用二项式定理展开:
[
(n+1)^5 = n^5 + 5n^4 + 10n^3 + 10n^2 + 5n + 1
]
把这个展开式代入目标式子:
[
(n+1)^5 - (n+1) = (n^5 + 5n^4 + 10n^3 + 10n^2 + 5n + 1) - (n + 1)
]
现在咱们把式子整理一下,合并同类项:
[
\begin{align*}
&n^5 + 5n^4 + 10n^3 + 10n^2 + 5n + 1 - n - 1\
=&n^5 - n + 5n^4 + 10n^3 + 10n^2 + 5n
\end{align*}
]
到这里你看,式子拆成了两部分:(n^5 - n)(这就是我们归纳假设里的部分,已经知道它是5的倍数),剩下的部分 (5n^4 + 10n^3 + 10n^2 + 5n),我们可以把5提出来:
[
5n^4 + 10n^3 + 10n^2 + 5n = 5(n^4 + 2n^3 + 2n^2 + n)
]
这明显也是5的倍数,因为括号里的是整数。
现在把两部分合起来:
[
(n+1)^5 - (n+1) = (n^5 - n) + 5(n^4 + 2n^3 + 2n^2 + n)
]
两个都是5的倍数,它们的和自然也是5的倍数,这样就完成了归纳步骤的证明啦!
简单总结一下关键思路:通过展开二项式,把目标式子拆成归纳假设的部分和明显是5的倍数的部分,就能顺利推导下去了。
备注:内容来源于stack exchange,提问作者chrisware

