Autor Tema: Inducción matemática (problema con exponentes)

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

07 Noviembre, 2020, 03:25 pm
Leído 985 veces

franpiece

  • $$\Large \color{#6a84c0}\pi$$
  • Mensajes: 5
  • País: de
  • Karma: +0/-0
Hola a todos, espero que alguien pueda conducirme en la dirección correcta. Mi problema está al final pero pondré el desarrollo (lo más reducido que pueda) que me lleva ahí.

a) \( A(n) : n! > 2^{n-1}  n \) pertenece al conjunto de los números naturales \( \{1,2\} \)( El enunciado).
Base case \( A(3) : 3! = 6 > 2^{3 -1} = 2^2 = 4 \) ( caso inicial probado)

(pasos inductivos) Desarrollo=> \( A(n) \implies A(n + 1) \) :

\[ (n + 1)! = (n + 1)\cdot n! > (n + 1)\cdot 2 ^{n - 1} > ????  \]


¿Cómo resuelvo esto? : para mí no tiene simplificación pero según las respuestas de mi profesor debería llegar a \( 2^n \) que lógicamente sí sería prueba de que es mayor.

\( (n + 1) \cdot 2 ^{n - 1} \)  Y por mucho que desarrolle no se me ocurre nada para simplificar.

Espero alguien me pueda ayudar, un saludo y gracias.

Corregido \( \LaTeX \) y ortografía.

07 Noviembre, 2020, 04:14 pm
Respuesta #1

Masacroso

  • “Lo que oigo, lo olvido; lo que veo, lo recuerdo; lo que hago, lo aprendo” (antiguo proverbio chino)
  • Moderador Global
  • Mensajes: 5,485
  • País: es
  • Karma: +0/-0
Hola a todos, espero que alguien pueda conducirme en la dirección correcta. Mi problema esta al final pero pondré el desarrollo (lo más reducido que pueda) que me lleva ahí.

a) \( A(n) : n! > 2^{n-1}  n \) pertenece al conjunto de los números naturales \( \{1,2\} \)( El enunciado).
Base case \( A(3) : 3! = 6 > 2^{3 -1} = 2^2 = 4 \) ( caso inicial probado)

(pasos inductivos) Desarrollo=> \( A(n) \implies A(n + 1) \) :

\[ (n + 1)! = (n + 1)\cdot n! > (n + 1)\cdot 2 ^{n - 1} > ????  \]


Como resuelvo esto : para mi no tiene simplificación pero según las respuestas de mi profesor debería llegar a \( 2^n \) que logicamente si seria prueba de que es mayor.

\( (n + 1) \cdot 2 ^{n - 1} \)  Y por mucho que desarrolle no se me ocurre nada para simplificar.

Espero alguien me pueda ayudar, un saludo y gracias.

Corregido \( \LaTeX \) y ortografía.

He escrito las matemáticas de tu post utilizando \( \LaTeX \), y también he corregido algo la ortografía. Por favor utiliza \( \LaTeX \) para escribir matemáticas en tu próximo post, tienes un enlace donde se explica cómo hacerlo aquí.

Respecto a tu pregunta: no me queda muy claro el enunciado, ¿tienes que demostrar que \( n!> 2^{n-1}n \) para todo natural mayor o igual a \( 3 \)? Asumo que es así. Has demostrado el caso para \( n=3 \), ok. Ahora, asumimos la hipótesis inductiva, es decir, asumimos que \( n!> 2^{n-1}n \) para un \( n\geqslant 3 \) indefinido, a partir de eso tienes que demostrar que \( (n+1)!>2^n(n+1) \), entonces

\( \displaystyle{
(n+1)!>2^{n}(n+1)\iff (n+1)\cdot n!>2^{n-1}\cdot 2\cdot (n+1)\iff n!>2^{n-1}\cdot 2
} \)

Ahora observa que \( 2^{n-1}n\geqslant 2^{n-1}\cdot 2 \) cuando \( n\geqslant 3 \), por tanto de la hipótesis inductiva se sigue que la última desigualdad en (1) es cierta, lo que demuestra que \( n!> 2^{n-1}n \) para todo \( n\geqslant 3 \).\( \Box \)

Corrección: el caso base \( n=3 \) no se sostiene ya que \( 3!>2^{3-1}\cdot 3=12 \) es falso. Sin embargo se sostiene para \( n=5 \), de lo que se sigue de lo de arriba que \( n!>2^{n-1}n \) es cierto para todo \( n\geqslant 5 \).

07 Noviembre, 2020, 05:24 pm
Respuesta #2

franpiece

  • $$\Large \color{#6a84c0}\pi$$
  • Mensajes: 5
  • País: de
  • Karma: +0/-0
Primero de todo gracias por las sugerencias.

Respecto a tu duda sobre el enunciado, es así. \( n!>2^{n-1} \)  para todo natural mayor o igual a 3. Perdona si no quedo claro antes.

Pero mi duda principal radica en la resolución de este termino ya que hasta aqui mi solución concuerda con la proporcionada por mi profesor:   \( (n+1) * 2 ^{n-1} \)

De que manera logro simplificar eso para que el resultado sea  \(  2 ^n \)

Agradecería la explicaión de los pasos a seguir para llegar a esta respuesta.
De nuevo gracias por la ayuda brindada.

07 Noviembre, 2020, 05:39 pm
Respuesta #3

Masacroso

  • “Lo que oigo, lo olvido; lo que veo, lo recuerdo; lo que hago, lo aprendo” (antiguo proverbio chino)
  • Moderador Global
  • Mensajes: 5,485
  • País: es
  • Karma: +0/-0
Primero de todo gracias por las sugerencias.

Respecto a tu duda sobre el enunciado, es así. \( n!>2^{n-1} \)  para todo natural mayor o igual a 3. Perdona si no quedo claro antes.

Pero mi duda principal radica en la resolución de este termino ya que hasta aqui mi solución concuerda con la proporcionada por mi profesor:   \( (n+1) * 2 ^{n-1} \)

De que manera logro simplificar eso para que el resultado sea  \(  2 ^n \)

Agradecería la explicación de los pasos a seguir para llegar a esta respuesta.
De nuevo gracias por la ayuda brindada.

Caso base \( n=3 \), tienes que \( 3!=6>2^{3-1}=4 \) (es decir, se cumple). Ahora, supongamos que \( n!> 2^{n-1} \) (que es lo mismo que \( \frac{n!}{2^{n-1}}>1 \)) para algún \( n\geqslant 3 \), entonces hay que demostrar que \( (n+1)!> 2^n \), que es equivalente a demostrar que \( \frac{(n+1)!}{2^n}>1 \), y fíjate que

\( \displaystyle{
\frac{(n+1)!}{2^n}=\frac{(n+1)}2\cdot \frac{n!}{2^{n-1}}>\frac{n+1}{2}
} \)

donde en la última desigualdad hemos utilizado la hipótesis inductiva. Como \( n\geqslant 3 \) entonces es claro que \( (n+1)/2>1 \), de donde finalmente obtenemos que \( \frac{(n+1)!}{2^n}>1 \), que es lo que queríamos demostrar.\( \Box \)

07 Noviembre, 2020, 06:24 pm
Respuesta #4

franpiece

  • $$\Large \color{#6a84c0}\pi$$
  • Mensajes: 5
  • País: de
  • Karma: +0/-0
@Masacroso muchísimas gracias por la ayuda, con la manera que me has presentado me ha quedado más claro el problema.
Ahora a seguir practicando :D.
Un saludo.