使用递归原理证明:n≥0时11^{n+2}+12^{2n+1}可被133整除
别担心,这种需要递推的数论证明刚开始接触确实容易摸不着头脑,我一步步给你拆解清楚:
第一步:验证基础情况(n=0)
当n=0的时候,直接代入计算表达式的值:11^(0+2) + 12^(2*0+1) = 11² + 12 = 121 + 12 = 133
133除以133等于1,完全整除,所以基础情况成立。
第二步:做出归纳假设(假设n=k时成立)
我们先假设,对于任意一个非负整数k,表达式11^(k+2) + 12^(2k+1)能被133整除。换句话说,存在某个整数m,使得:11^(k+2) + 12^(2k+1) = 133m
第三步:递推证明n=k+1时也成立
接下来是最关键的一步,我们要证明当n=k+1时,表达式同样能被133整除。先写出n=k+1时的表达式:11^((k+1)+2) + 12^(2(k+1)+1) = 11^(k+3) + 12^(2k+3)
现在我们要把这个式子往归纳假设的方向变形:
- 把
11^(k+3)拆成11 * 11^(k+2)(就是多乘了一个11) - 把
12^(2k+3)拆成12² * 12^(2k+1) = 144 * 12^(2k+1)(因为2(k+1)+1=2k+3,指数多了2,所以是12的平方)
代入后式子变成:11*11^(k+2) + 144*12^(2k+1)
这里的技巧来了——我们把144拆成11 + 133(因为144-11=133,刚好是我们要整除的数),这样就能凑出归纳假设里的项:
= 11*11^(k+2) + (11 + 133)*12^(2k+1) = 11*(11^(k+2) + 12^(2k+1)) + 133*12^(2k+1)
现在把我们之前的归纳假设11^(k+2) + 12^(2k+1) = 133m代入进去:
= 11*133m + 133*12^(2k+1) = 133*(11m + 12^(2k+1))
你看,现在整个式子是133乘以一个整数(11m和12^(2k+1)都是整数,加起来还是整数),说明n=k+1时的表达式确实能被133整除。
最后结论
根据数学归纳法(也就是递归原理的核心思想:基础情况成立,且能从k推导到k+1),对于所有非负整数n≥0,$11{n+2}+12{2n+1}$都可以被133整除。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者EllipticalInitial

