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[Indução Matemática] Ajuda !

[Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor rbhorvath » Qua Nov 21, 2012 15:02

Olá Pessoal, estou precisando muito da ajuda de vocês pois preciso resolver esse exercício porém não sei absolutamente nada, e se eu não fizer corro o risco de pegar DP na faculdade...

Prove que, para todo n inteiro positivo, é verdadeira a soma:

1^2+3^2+?+(2n-1)^n=n(2n-1)(2n+1)/3

OBS: O pedaço n(2n-1)(2n+1) é inteiro dividido por 3 (Não consegui formatar) e nao somente o (2n+1)

Se alguém puder me ajudar ficarei eternamente grato !

Obrigado !
rbhorvath
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor young_jedi » Qua Nov 21, 2012 17:06

veja o seguinte relações de equações

\begin{matrix}
(2+1)^3&=&8+3.4.1+3.2.1+1\\
(2+3)^3&=&8+3.4.3+3.2.3^2+3^3\\
(2+5)^3&=&8+3.4.5+3.2.5^2+5^3\\
(2+7)^3&=&8+3.4.7+3.2.7^2+7^3\\
\vdots&&\vdots\\
(2+2n-1)^3&=&8+3.4.(2n-1)+3.2.(2n-1)^2+(2n-1)^3
\end{matrix}

dai resolvendo a soma do primeiro parenteses de todas as equações

\begin{matrix}
(3)^3&=&8+3.4.1+3.2.1+1\\
(5)^3&=&8+3.4.3+3.2.3^2+3^3\\
(7)^3&=&8+3.4.5+3.2.5^2+5^3\\
(9)^3&=&8+3.4.7+3.2.7^2+7^3\\
\vdots&&\vdots\\
(2n+1)^3&=&8+3.4.(2n-1)+3.2.(2n-3)^2+(2n-1)^3
\end{matrix}

então

\begin{matrix}
(3)^3-1&=&8+3.4+3.2.1\\
(5)^3-3^3&=&8+3.4.3+3.2.3^2\\
(7)^3-5^3&=&8+3.4.5+3.2.5^2\\
(9)^3-7^3&=&8+3.4.7+3.2.7^2\\
\vdots&&\vdots\\
(2n+1)^3&-(2n-1)^3=&8+3.4.(2n-1)+3.2.(2n-1)^2
\end{matrix}

agora somando todas as equações nos teremos que os termos se cancelam do lado esquerdo da igualdade resultando em:

(2n+1)^3-1=8.n+3.4.(1+3+5+7...(2n-1))+3.2.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

(2n+1)^3-1=8.n+12.(1+3+5+7...(2n-1))+6.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

utilizando a soma de termos de uma PA nos resolvemos um dos parenteses do lado direito da igualdade

(2n+1)^3-1=8.n+12.(2n)\frac{n}{2}+6.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

(2n+1)^3-1=8.n+12.n^2+6.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

passando alguns termos para o outro lado da equação

(2n+1)^3-1-8n-12n^2=6.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

expandindo a potencia de 3 e resolvendo algumas coisas

8n^3+12n^2+6n+1-1-8n-12n^2=6.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

8n^3-2n=6.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

2n(4n^2-1)=6.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

2n(2n-1)(2n+1)=6.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

n(2n-1)(2n+1)=3.(1^2+3^2+5^2+7^2...(2n-1)^2)

repare que oque esta dentro do parenteses do lado direito da igualdade é a soma procudara então isolando isto encontra-se a resposta
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor rbhorvath » Qua Nov 21, 2012 18:27

young_jedi, MUITO OBRIGADO me ajudou DEMAIS... cara, sou tão ruim que até quando o exercício ta resolvido tenho dificuldade haha :-D

A resposta então seria: 3.(1² + 3² + 5² + 7²....(2n-1)² ?

MUITO OBRIGADO! :y:
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor young_jedi » Qua Nov 21, 2012 18:35

é na ultima equação voce passa o 3 dividindo para o outro lado da expressão e ai voce chega justamente na relação que voce queria demonstrar.

1^2+3^2+5^2+...+(2n-1)^2=\frac{n(2n-1)(2n+1)}{3}
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor rbhorvath » Qua Nov 21, 2012 18:39

young_jedi escreveu:é na ultima equação voce passa o 3 dividindo para o outro lado da expressão e ai voce chega justamente na relação que voce queria demonstrar.

1^2+3^2+5^2+...+(2n-1)^2=\frac{n(2n-1)(2n+1)}{3}


Ok, cara MUITO OBRIGADO por ceder um pouco do seu tempo pra me ajudar obrigado mesmo.

Abraços
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor MarceloFantini » Qua Nov 21, 2012 23:05

Apesar de ser uma solução, ela não é por indução.
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor rbhorvath » Qua Nov 21, 2012 23:12

MarceloFantini escreveu:Apesar de ser uma solução, ela não é por indução.


Marcelo, no momento só possuo essa solução que o nosso amigo young_jedi gentilmente resolveu para mim... se você quiser postar outra eu agradeço também ! :y:
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor MarceloFantini » Qua Nov 21, 2012 23:26

Antes que eu me esqueça, não crie tópicos repetidos. Eu joguei o outro na lixeira.

Resolvi comentar que a solução não é por indução porque, apesar de não ter sido explícito no enunciado, você nomeou o tópico como Indução Matemática. Assim presumi que a idéia é resolver por indução. Você sabe quais são os passos para provar uma afirmação por indução?
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor rbhorvath » Qua Nov 21, 2012 23:31

MarceloFantini escreveu:Antes que eu me esqueça, não crie tópicos repetidos. Eu joguei o outro na lixeira.

Resolvi comentar que a solução não é por indução porque, apesar de não ter sido explícito no enunciado, você nomeou o tópico como Indução Matemática. Assim presumi que a idéia é resolver por indução. Você sabe quais são os passos para provar uma afirmação por indução?


Então estamos aprendendo indução matemática porém no enunciado o professor não especificou o método que deveria ser resolvido portanto acho que não tem importância como é resolvido e sim o resultado...

Não sei como resolver esse exercício por indução matemática
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor MarceloFantini » Qua Nov 21, 2012 23:36

rbhorvath escreveu:Então estamos aprendendo indução matemática porém no enunciado o professor não especificou o método que deveria ser resolvido portanto acho que não tem importância como é resolvido e sim o resultado...

Não sei como resolver esse exercício por indução matemática

O resultado você já sabe, não são necessárias todas essas contas. A grande vantagem de demonstrações por indução é justamente provar resultados que não necessariamente tem uma dedução direta.

Para provar um resultado por indução, faça o seguinte:

1) Calcule os dois lados da expressão separadamente e mostre que são iguais.
2) Assuma que a proposição é válida para n \in \mathbb{Z}.
3) Mostre que o resultado é válido para n+1.

Tente fazer o primeiro passo.
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor Cleyson007 » Qui Nov 22, 2012 10:09

Olá, bom dia a todos!

Resolvendo por indução:

Vamos provar que a igualdade é válida para n = 1---> 1² = 1(2 - 1)(2 + 1)/3 <---> 1=1 (OK)

Vamos supor que seja válida para n = k ---> 1² + 3² + ... + (2k - 1)² = k(2k - 1)(2k + 1)/3

Logo, também será válida para n = k+1. Acompanhe:

1² + 3² + ... + (2k - 1)² + (2k + 1)² = k(2k - 1)(2k + 1)/3 + 4k² + 4k + 1 = (4n³ + 12n² + 11n + 3)/3 = (k + 1)(2(k + 1) - 1)(2(k + 1) + 1)/3

Comente qualquer dúvida :y:

Att,

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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor rbhorvath » Qui Nov 22, 2012 14:17

Cleyson007 escreveu:Olá, bom dia a todos!

Resolvendo por indução:

Vamos provar que a igualdade é válida para n = 1---> 1² = 1(2 - 1)(2 + 1)/3 <---> 1=1 (OK)

Vamos supor que seja válida para n = k ---> 1² + 3² + ... + (2k - 1)² = k(2k - 1)(2k + 1)/3

Logo, também será válida para n = k+1. Acompanhe:

1² + 3² + ... + (2k - 1)² + (2k + 1)² = k(2k - 1)(2k + 1)/3 + 4k² + 4k + 1 = (4n³ + 12n² + 11n + 3)/3 = (k + 1)(2(k + 1) - 1)(2(k + 1) + 1)/3

Comente qualquer dúvida :y:

Att,

Cleyson007


Olá Cleyson, muito obrigado por postar essa solução... posso copiar exatamente do jeito que você postou que estará certo?
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor Cleyson007 » Qui Nov 22, 2012 15:11

Olá rbhorvath!

Sim, está correto :y:

Abraço,

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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor rbhorvath » Sex Nov 23, 2012 16:53

Cleyson007 escreveu:Olá rbhorvath!

Sim, está correto :y:

Abraço,

Cleyson007


Ok, MUITO OBRIGADO levarei pra faculdade hoje... espero que dê tudo certo ! :y:
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Re: [Indução Matemática] Ajuda !

Mensagempor M_Junior » Sáb Abr 05, 2014 22:12

olá

Estou com dificulades em provar pelo metodo de indução este somátório.
\sum_{k=0}^{n}({\frac{n}{k})2^k = 3^n
Atenção, que o valor que esta dentro de ( ) não é uma fração.
Será que alguem me pode ajudar.
Obrigado
M_Junior
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Assunto: método de contagem
Autor: sinuca147 - Seg Mai 25, 2009 09:10

Veja este exercício:

Se A = {x \in Z \hspace{1mm} | \hspace{1mm} \frac{20}{x} = n, n \in N} e B = {x \in R \hspace{1mm} | \hspace{1mm} x = 5m, m \in z}, então o número de elementos A \cap B é:

Eu tentei resolver este exercício e achei a resposta "três", mas surgiram muitas dúvidas aqui durante a resolução.

Para determinar os elementos do conjunto A, eu tive de basicamente fazer um lista de vinte dividido por todos os números naturais maiores que zero e menores que vinte e um, finalmente identificando como elementos do conjunto A os números 1, 2, 4, 5, 10 e 20. Acho que procedi de maneira correta, mas fiquei pensando aqui se não existiria um método mais "sofisticado" e prático para que eu pudesse identificar ou ao menos contar o número de elementos do conjunto A, existe?

No processo de determinação dos elementos do conjunto B o que achei foi basicamente os múltiplos de cinco e seus opostos, daí me surgiram estas dúvidas:

existe oposto de zero?
existe inverso de zero?
zero é par, certo?
sendo x um número natural, -x é múltiplo de x?
sendo z um número inteiro negativo, z é múltiplo de z?
sendo z um número inteiro negativo, -z é múltiplo de z?

A resposta é 3?

Obrigado.


Assunto: método de contagem
Autor: Molina - Seg Mai 25, 2009 20:42

Boa noite, sinuca.

Se A = {x \in Z \hspace{1mm} | \hspace{1mm} \frac{20}{x} = n, n \in N} você concorda que n só pode ser de 1 a 20? Já que pertence aos naturais?
Ou seja, quais são os divisores de 20? Eles são seis: 1, 2, 4, 5, 10 e 20.
Logo, o conjunto A é A = {1, 2, 4, 5, 10, 20}

Se B = {x \in R \hspace{1mm} | \hspace{1mm} x = 5m, m \in z} você concorda que x será os múltiplos de 5 (positivos e negativos)? Já que m pertence ao conjunto Z?
Logo, o conjunto B é B = {... , -25, -20, -15, -10, -5, 0, 5, 10, 15, 20, 25, ...

Feito isso precisamos ver os números que está em ambos os conjuntos, que são: 5, 10 e 20 (3 valores, como você achou).

Vou responder rapidamente suas dúvidas porque meu tempo está estourando. Qualquer dúvida, coloque aqui, ok?

sinuca147 escreveu:No processo de determinação dos elementos do conjunto B o que achei foi basicamente os múltiplos de cinco e seus opostos, daí me surgiram estas dúvidas:

existe oposto de zero? sim, é o próprio zero
existe inverso de zero? não, pois não há nenhum número que multiplicado por zero resulte em 1
zero é par, certo? sim, pois pode ser escrito da forma de 2n, onde n pertence aos inteiros
sendo x um número natural, -x é múltiplo de x? Sim, pois basta pegar x e multiplicar por -1 que encontramos -x
sendo z um número inteiro negativo, z é múltiplo de z? Sim, tais perguntando se todo número é multiplo de si mesmo
sendo z um número inteiro negativo, -z é múltiplo de z? Sim, pois basta pegar -z e multiplicar por -1 que encontramos x

A resposta é 3? Sim, pelo menos foi o que vimos a cima


Bom estudo, :y:


Assunto: método de contagem
Autor: sinuca147 - Seg Mai 25, 2009 23:35

Obrigado, mas olha só este link
http://www.colegioweb.com.br/matematica ... ro-natural
neste link encontra-se a a frase:
Múltiplo de um número natural é qualquer número que possa ser obtido multiplicando o número natural por 0, 1, 2, 3, 4, 5, etc.

Para determinarmos os múltiplos de 15, por exemplo, devemos multiplicá-lo pela sucessão dos números naturais:

Ou seja, de acordo com este link -5 não poderia ser múltiplo de 5, assim como 5 não poderia ser múltiplo de -5, eu sempre achei que não interessava o sinal na questão dos múltiplos, assim como você me confirmou, mas e essa informação contrária deste site, tem alguma credibilidade?

Há e claro, a coisa mais bacana você esqueceu, quero saber se existe algum método de contagem diferente do manual neste caso:
Para determinar os elementos do conjunto A, eu tive de basicamente fazer um lista de vinte dividido por todos os números naturais maiores que zero e menores que vinte e um, finalmente identificando como elementos do conjunto A os números 1, 2, 4, 5, 10 e 20. Acho que procedi de maneira correta, mas fiquei pensando aqui se não existiria um método mais "sofisticado" e prático para que eu pudesse identificar ou ao menos contar o número de elementos do conjunto A, existe?