Tải bản đầy đủ (.docx) (15 trang)

Hướng dẫn giải các bài toán về các bài toán quy nạp lớp 11 | Toán học, Lớp 11 - Ôn Luyện

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (265.2 KB, 15 trang )

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>CHƯƠNG III: DÃY SỐ - CẤP SỐ CỘNG – CẤP SỐ NHÂN</b>


<b>BÀI 1: PHƯƠNG PHÁP QUY NẠP TOÁN HỌC</b>


<b>PHÂN 1 – LÝ THUYẾT</b>


Xét mệnh đề ( )<i>P n phụ thuộc vào số tự nhiên n . Để chứng minh một mệnh đề ( )P n đúng với mọi n n (</i> 0
0


<i>n là số tự nhiên cho trước) thì ta thực hiện theo các bước sau:</i>


Bước 1: Kiểm tra ( )<i>P n đúng với n n .</i> 0


Bước 2: Giả sử <i>n n đúng khi </i> 0 <i>n k</i> <sub>, </sub>

<i>k n</i> 0

<i><sub> (xem đây là giả thiết để chứng minh bước 3). </sub></i>


Bước 3: Ta cần chứng minh ( )<i>P n đúng khi n k</i> 1<i><b><sub> (bước này quan trọng và khó nhất) .</sub></b></i>


Bước 4: Theo nguyên lý quy nạp toán học, ta kết luận rằng ( )<i>P n đúng với mọi n n . </i> 0
<b>PHẦN 2 – CÁC DẠNG BÀI TẬP TỰ LUẬN</b>


<i><b>Dạng 1: Chứng minh đẳng thức.</b></i>
<b>Phương pháp giải:</b>


Làm theo 4 bước như phần lý thuyết, chú ý ta sẽ sử dụng Bước 2 đề chứng minh Bước 3.


<b>Ví dụ điển hình</b>


<b>Ví dụ 1.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n, ta có:


2


1.4 2.7  n 3n 1 n n 1



<b>Hướng dẫn giải</b>


2


1.4 2.7  n 3n 1 n n 1


(1)


Với n = 1: Vế trái của (1) 1.44<sub>; Vế phải của (1) </sub>1(1 1) 2 4<sub>. Suy ra Vế trái của (1) = Vế phải của (1). </sub>


Vậy (1) đúng với n = 1.


Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub>

  



2


1.4 2.7  k 3k 1 k k 1 2


Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh: </sub>


 

 

 

 

2


1.4 2.7  k 3k 1  k 1 3k 4   k 1 k 2 


Thật vậy




 



 

 

 



 


              


          


2


2 2


k k 1


1.4 2.7 k 3k 1 k 1 3k 4 k k 1 k 1 3k 4 k 1 k 2


(đpcm).
Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo nguyên lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


<b>Ví dụ 2.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n, ta có:


 





 



n n 3


1 1 1



1.2.3 2.3.4 n n 1 n 2 4 n 1 n 2




   


   


<b>Hướng dẫn giải</b>


 





 





   


   


n n 3


1 1 1


,(1)


1.2.3 2.3.4 n n 1 n 2 4 n 1 n 2



Với n = 1: Vế trái của (1)


1 1


1.2.3 6


 


; Vế phải của (1)


1(1 3) 1


4(1 1)(1 2) 6




 


  <sub>. </sub>


Suy ra Vế trái của (1) = Vế phải của (1). Vậy (1) đúng với n = 1.


Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub>

 





 

 



k k 3



1 1 1


2


1.2.3 2.3.4 k k 1 k 2 4 k 1 k 2




   


   


</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

 

 

 

 



 



 

 



k 1 k 4


1 1 1 1


2


1.2.3 2.3.4 k k 1 k 2 k 1 k 2 k 3 4 k 2 k 3


 
    
      


Thật vậy

 


 
  

 

 


k k 3


4 k 1 k 2


1 1 1 1


1.2.3 2.3.4 k k 1 k 2 k 1 k 2 k 3




 
   
    
              


 

 

 

 

 



k k 3 <sub>1</sub> <sub>1</sub> <sub>4</sub>


k k 3


k 3


4 k 1 k 2 k 1 k 2 k 3 4 k 1 k 2



  
   <sub></sub>   <sub></sub>

        <sub> </sub>

 

 


 


 

 


 


 


2


3 2 <sub>k 1</sub> <sub>k 4</sub> <sub>k 1 k 4</sub>


k 6k 9k 4


4 k 1 k 2 k 3 4 k 1 k 2 k 3 4 k 2 k 3


   


  


  


        <sub>(đpcm).</sub>


Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo nguyên lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


<b>Ví dụ 3.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n 2 , ta có:


        



    


       


       2


1 1 1 1 n 1


1 1 1 ... 1


4 9 16 n 2n


<b>Hướng dẫn giải</b>


        


    


       


       2


1 1 1 1 n 1


1 1 1 ... 1


4 9 16 n 2n <sub> (1)</sub>


Với n = 2: Vế trái của (1)



1 3


1


4 4


  


, vế phải của (1)


2 1 3


2.2 4




 


. Suy ra (1) đúng với n = 2.


Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub> 2


1 1 1 1 k 1


1 1 1 ... 1


4 9 16 k 2k


        



    


       


       


Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>


2 2


1 1 1 1 1 k 2


1 1 1 ... 1 1


4 9 16 <sub>k</sub> <sub>(k 1)</sub> 2(k 1)


 
        
      
       <sub> </sub> <sub></sub>


       <sub> </sub> <sub></sub>


Thật vậy ta có: 2 2 2


1 1 1 1 1 k 1 1


1 1 1 ... 1 1 1



4 9 16 k (k 1) 2k (k 1)


   
        
         
       <sub> </sub> <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>
 
           


2


k k 2


k 1 k 2


.


2k <sub>(k 1)</sub> 2(k 1)




 


 




 <sub>(đpcm).</sub>



Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo ngun lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương </sub><sub>n</sub><sub>2</sub><sub> .</sub>


<b>Ví dụ 4.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n , ta có: n n


1 2 3 n 3 2n 3


3 9 27 3 4 4.3




     


<b>Hướng dẫn giải</b>

 



n n


1 2 3 n 3 2n 3


1


3 9 27 3 4 4.3




     


Với n = 1: Vế trái của (1)


1


3


, vế phải của (1)


3 2.1 3 1


4 4.3 3




  


. Suy ra (1) đúng với n = 1.


Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub> k k

 



1 2 3 k 3 2k 3


2


3 9 27 3 4 4.3




     


Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>


k k 1 k 1



1 2 3 k k 1 3 2(k 1) 3


3 9 27 3 3  4 4.3 


  


      


Thật vậy: k k 1 k k 1


1 2 3 k k 1 3 2k 3 k 1


3 9 27 3 3  4 4.3 3 


  


       


k 1 k 1 k 1 k 1 k 1


3 3(2k 3) k 1 3 3(2k 3) 4(k 1) 3 2k 5 3 2(k 1) 3


4 4.3  3  4 4.3  4 4.3  4 4.3 


       


        


(đúng).



Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo ngun lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>



     


2


2 3 4 2 n n 1 3n 2


1.2 2.3 3.4 n 1 n


12


<b>Hướng dẫn giải</b>




     


2


2 3 4 2 n n 1 3n 2


1.2 2.3 3.4 n 1 n


12 <sub> (1)</sub>


Với n = 2: Vế trái của (1) = 4, vế phải của (1) 4<sub>. Suy ra (1) đúng với n = 2.</sub>



Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub>




2


2 3 4 2 k k 1 3k 2


1.2 2.3 3.4 k 1 k


12


 


     


Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh: </sub>


 



2
2


2 3 4 2 k 1 k 1 1 3 k 1 2


1.2 2.3 3.4 k 1 k k k 1


12



    


       




2
2


2 3 4 2 k 1 k 2k 3k 5


1.2 2.3 3.4 k 1 k k k 1


12


  


        


Thật vậy: 1.222.333.44 

k 1 k

2k k 1

2






2


2


k k 1 3k 2



k k 1
12


 


  


2

<sub></sub>

<sub> </sub>

<sub> </sub>

<sub></sub>



k k 1 3k 11k 10 <sub>k k 1 k 2 3k 5</sub>


12 12


   <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>


 


Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo nguyên lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương </sub><sub>n</sub><sub>2</sub><sub> .</sub>


<b>Bài tập luyện tập</b>


<b>Câu 1: Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n, ta có:</b>


a)



2



2



2 2 2 n 4n 1


1 3 5 2n 1


3


     


b)


n(n 1)(n 2)


1.2 2.3 3.4 n(n 1)


3


 


     


c) 1.2 2.5 3.8   n 3n 1

n2

n 1



d)

 



 

 



n n 1 n 2 n 3


1.2.3 2.3.4 3.4.5 n n 1 n 2



4


  


      


e)


n


n n


1 1 1 1 2 1


2 4 8 2 2




    


f)



   


      


n n n 1 n 2 1 n 2 n 1


a b a b a a b ... a b b



<b>LỜI GIẢI</b>


a)





     


2
2


2 2 2 n 4n 1


1 3 5 2n 1 ,(1)


3


Với n = 1: Vế trái của (1) = 1, vế phải của (1)




1 4.1 1
1
3




 



. Vậy (1) đúng với n = 1.


Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub>





 



2
2


2 2 2 k 4k 1


1 3 5 2k 1 2


3


     


Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh: </sub>


 

 

 



2


2 2


2 2 2 k 1 4 k 1 1 2k 1 k 1 2k 3



1 3 5 2k 1 2k 1


3 3


 


   <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>


 


 


        


<b>Cách 1 : Thật vậy </b>









         


2


2 2 2


2 2 2 k 4k 1



1 3 5 2k 1 2k 1 2k 1


</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

 



 

 



2


2 2k 1 2k 5k 3


k 2k 1 2k 1 2k 1 k 1 2k 3


2k 1


3 3 3


  


    


    


(đpcm).


Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo ngun lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


<b>Cách 2 : Trường hợp khơng biết phân tích thành nhân tử thì sau khi thế (2) vào ta có thể biến đổi cả hai vế </b>


của điều phải chứng minh bằng cách nhân hết ra thành đa thức



VT=









         


2


2 2 2


2 2 2 k 4k 1


1 3 5 2k 1 2k 1 2k 1


3


   


    


3 3 2


2


4k k 4k 12k 11k 3



4k 4k 1


3 3


Mặt khác :


VP=


 

 




2k 1 k 1 2k 3


3


  


3 2


4k 12k 11k 3


3


VT= VP. Vậy đúng khi n k 1<sub>.</sub>


<i><b><sub> Chú ý : </sub></b></i>

 



2


1 2



ax bx c a x x x x


<i> với </i>x , x1 2<i> là 2 nghiệm của phương trình </i>ax2bx c 0<i>. </i>


<i>Áp dụng : ta thấy </i><sub>2k</sub>2<sub></sub><sub>5k 3</sub><sub> </sub><sub>0</sub>


<i> có 2 nghiệm là </i>


3
k 1; k


2


 


<i> . Do đó</i>


 



2 3


2k 5k 3 2 k 1 k k 1 2k 3


2


 


    <sub></sub>  <sub></sub>  



 


b)


n(n 1)(n 2)


1.2 2.3 3.4 n(n 1)


3


 


     


,(1)


Với n = 1: Vế trái của (1) = 2, vế phải của (1) 2. Suy ra (1) đúng với n = 1.


Giả sử (1) đúng với nk<sub>.Có nghĩa là ta có: </sub>

 


k(k 1)(k 2)


1.2 2.3 3.4 k(k 1) 2


3


 


     


Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh: </sub>



 

 

k 1 k 2 k 3

 

 



1.2 2.3 3.4 k k 1 k 1 k 2


3


  


        


Thật vậy:

 

 

 



k(k 1)(k 2)


1.2 2.3 3.4 k k 1 k 1 k 2 k 1 k 2


3


 


           


k 1 k 2 k 3

 

 



3


  





(đpcm).


Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo nguyên lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


c) 1.2 2.5 3.8   n 3n 1

n2

n 1

(1)


Với n = 1: Vế trái của (1) = 2, vế phải của (1) 2<sub>. Suy ra (1) đúng với n = 1.</sub>


Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub>1.2 2.5 3.8   k 3k 1

k2

k 1 2

  



Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh: </sub>


 

 

 

 

2



1.2 2.5 3.8   k 3k 1  k 1 3k 2  k 1 k 2


Thật vậy: 1.2 2.5 3.8   k 3k 1

 

 k 1 3k 2

 

k2

k 1

 

 k 1 3k 2

 



<sub>k 1 k</sub><sub></sub>

2<sub></sub><sub>3k 2</sub><sub></sub>

<sub></sub>

<sub>k 1 k 1 k 2</sub><sub></sub>

 

<sub></sub>

 

<sub></sub>

 

<sub></sub> <sub>k 1</sub><sub></sub>

 

2 <sub>k 2</sub><sub></sub>



(đpcm).


Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo ngun lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


d)

 



 

 



n n 1 n 2 n 3



1.2.3 2.3.4 3.4.5 n n 1 n 2


4


  


      


, (1)


Với n = 1: Vế trái của (1) = 6, vế phải của (1) 6<sub>. Suy ra (1) đúng với n = 1.</sub>


</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

 

k k 1 k 2 k 3

 

 

 



1.2.3 2.3.4 3.4.5 k k 1 k 2 2


4


  


      


Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh: </sub>


 

 

 

 

k 1 k 2 k 3 k 4

 

 

 



1.2.3 2.3.4 3.4.5 k k 1 k 2 k 1 k 2 k 3


4



   


          


Thật vậy:


 

 

 

 



1.2.3 2.3.4 3.4.5   k k 1 k 2   k 1 k 2 k 3   


 

 



 

 

 

 

 



k k 1 k 2 k 3 k 1 k 2 k 3 k 4


k 1 k 2 k 3


4 4


      


    


(đpcm).


Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo ngun lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


e)



n


n n


1 1 1 1 2 1


2 4 8 2 2




    


(1)


Với n = 1: Vế trái của (1)


1
2


, vế phải của (1)


2 1 1


2 2




 



. Suy ra (1) đúng với n = 1.


Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub>


k


k k


1 1 1 1 2 1


2 4 8 2 2




    


(2).
Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>


k 1
k k 1 k 1


1 1 1 1 1 2 1


2 4 8 2 2 2




 





     


Thật vậy:


k


k k 1 k k 1


1 1 1 1 1 2 1 1


2 4 8 2 2  2 2 




      


k

<sub>k 1</sub> <sub>k 1</sub>


k k 1 k 1 k 1 k 1


2 2 1 <sub>1</sub> <sub>2</sub> <sub>2</sub> <sub>1</sub> <sub>2</sub> <sub>1</sub>


2.2 2 2 2 2


 


   



 <sub></sub> <sub></sub>


    


(đpcm).


Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo ngun lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


f)



   


      


n n n 1 n 2 1 n 2 n 1


a b a b a a b ... a b b


(1)


Với n = 1: Vế trái của (1)  a b<sub>, vế phải của (1) </sub> a b<sub>. Suy ra (1) đúng với n = 1.</sub>


Giả sử (1) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub>



   


      


k k k 1 k 2 1 k 2 k 1



a b a b a a b ... a b b


Ta phải chứng minh (1) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>




 <sub></sub>  <sub></sub> <sub></sub> <sub></sub>  <sub></sub> <sub></sub>  <sub></sub>


k 1 k 1 k k 1 k 1 k


a b a b a a b ... a b b


Thật vậy:



   


        


k 1 k 1 k 1 k k k 1 k k k


a b a ab ab b a a b b a b


   



a a b a k 1ak 2b1... a b k 2bk 1 b (a b)k 


 



a b a kak 1b1... a b k 1bk



(đúng).


Vậy (1) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo ngun lí quy nạp, (1) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


<i><b>Dạng 2: Chứng minh bất đẳng thức.</b></i>
<b>Phương pháp giải:</b>


Để chứng minh một mệnh đề P n

 

Q n

 

phụ thuộc vào số tự nhiên n đúng với mọi nm (m là số tự nhiên


cho trước), ta thực hiện theo hai bước sau:


Bước 1: Chứng minh rằng khi nm. P m

 

Q m

 

luôn đúng


Bước 2: Với k là một số tự nhiên tùy ý, km<sub>. Giả sử đúng với </sub>nk<sub>, ta được </sub>P k

 

Q k

 

<sub>đúng</sub>


Bước 3: Ta sẽ chứng minh đẳng thức đúng khi n k 1<sub>. </sub>


<b>Cách 1: Ta có </b>P k 1

Q k 1

, thơng thường thì sẽ sử dụng giả thiết


 

 

 



</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

<b>Cách 2: </b>P k

 

Q k

 

P k 1

H k

 

. Xét H k

 

 Q(k)0 H k

 

Q(k)P(k 1) H k

 

Q(k)
Theo nguyên lý quy nạp toán học, ta kết luận rằng P n

 

đúng với mọi số tự nhiên nm.


<b>Ví dụ điển hình</b>


<b>Ví dụ 1.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n 4 ta có: 3n 1 n n 2 (*)



<b>Hướng dẫn giải</b>





 <sub></sub> <sub></sub>
n 1


3 n n 2 (*)


Với n4<sub>, </sub>VT34 1 27, VP4.624<sub>, vậy (*) đúng với </sub>n4<sub>.</sub>


Giả sử ta có 3k 1 k k 2

đúng.
Ta cần chứng minh 3k 1 1  

k 1 k 3

 



<b>Cách 1. Thật vậy, </b>3k 1 1  3.3k 1 3k k 2

. Ta lại có 3k k 2

 

 k 1 k 3

 

 2k22k 4 0, bất đẳng thức
này đúng với mọi k4<sub>. Suy ra </sub>3k 1 1  

k 1 k 3

 

<sub> (đúng).</sub>


Do đó theo ngun lí quy nạp, (*) đúng với mọi số nguyên dương n4.


<b>Cách 2. </b>3k 1 1  3.3k 1 3k k 2



Xét hiệu 3k k 2

 

 k 1 k 3

 

2k22k 4 0vì k 4 2k 8 2k 4  4 2k22k 4 40


Nên 3.3k 1 3k k 2

 

 k 1 k 3

 

Suy ra 3k 1 1  

k 1 k 3

 

(đúng).


<b>Cách 3 : </b>3k 1 1  3.3k 1 3k k 2

 

k 1 k 3

 

2k22k 4 mà 2k22k 4 0<sub> bất đẳng thức này đúng với </sub>


mọi k4<sub>. Suy ra </sub>3k 1 1  

k 1 k 3

 

<sub> (đúng).</sub>


Do đó theo ngun lí quy nạp, (*) đúng với mọi số nguyên dương n4<sub>.</sub>



<b>Ví dụ 2.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n 2 ta có:       

 



1 1 1 13


*


n 1 n 2 n n 24


<b>Hướng dẫn giải</b>


Đặt n


1 1 1 1


u


n 1 n 2 n (n 1) n n


    


    


Với n2<sub> ta có </sub> 2


1 1 7 13


u


2 1 2 2 12 24



   


  (đúng).


Giả sử với nk<sub> thì (*) đúng, có nghĩa ta có: </sub>


1 1 1 13


k 1 k 2  k k 24


Ta phải chứng minh (*) đúng với n k 1<sub>, có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>


1 1 1 1 13


k 2 k 3  k k (k 1) (k 1)   24


Thật vậy ta có:


1 1 1 1 1 1 1 1


k 2 k 3 k k 2k 1 (k 1) (k 1) k 1 k 2 k k


 


      <sub></sub>    <sub></sub>


       <sub></sub>    <sub></sub>


1 1 1 1 1 1 1 1



0


2k 1 (k 1) (k 1) k 1 2k 1 2(k 1) k 1 2k 1 2k 2


        


          <sub> (đúng).</sub>


Vậy k 1 k


13


u u


24


  


(đúng). Vậy (*) đúng với n k 1<sub>.</sub>


Suy ra (*) đúng với mọi số nguyên dương n2<sub>.</sub>


<b>Ví dụ 3.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n , ta có:

 





  n 1


n



n n 1 *


<b>Hướng dẫn giải</b>


Với n 1 <sub> ta có </sub>



0
1


1 1 1 1 1


</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

Giả sử với nk<sub> thì (*) đúng, có nghĩa ta có: </sub>



k 1
k


k  k 1 


(1).


Ta phải chứng minh (*) đúng với n k 1<sub>, có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>


k 1

k 1 

k 2

k


Thật vậy, nhân hai vế của (1) với



k 1


k 1 



ta được:



k 1 k 1 k 1


k


k k 1   k 1  k 1 




k


2k 2


k 1 2k k 1 k 1


k


k k


k 2k 1


k 1


k k 1 k 1 k 1 k 1


k k


     



         




k <sub>k</sub>


2


k 1 k 2k 1 k 1 1 k


k 1 k 1 k 2 k 2


k k


       


      <sub></sub>   <sub></sub>  


  <sub></sub> <sub></sub>


  <sub> (đúng).</sub>


Vậy (*) đúng với n k 1<sub>. Do đó (*) đúng với </sub>  n *<sub>.</sub>


<b>Ví dụ 4.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n , ta có:

 

 



2 <sub>n</sub>


n! n *



<b>Hướng dẫn giải</b>


Với n 1 ta có



0
1


1 1 1 1 1 <sub> (đúng). Vậy (*) đúng với </sub><sub>n 1</sub><sub></sub> <sub>.</sub>


Giả sử với nk<sub> thì (*) đúng, có nghĩa ta có: </sub>

 



2 <sub>k</sub>


k! k


(1).


Ta phải chứng minh (*) đúng với n k 1<sub>, có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>


<sub>(k 1)!</sub>

2 <sub>(k 1)</sub>k 1


  


.


Thật vậy, nhân hai vế của (1) với



2


k 1 <sub> ta được: </sub>

  

k!2 k 1

2 kk

k 1

2


<sub>(k 1)!</sub>

2 <sub>k</sub>k

<sub>k 1</sub>

2

<sub>(k 1)!</sub>

2 <sub>(k 1)</sub>k 1

<sub>k 1</sub>

2


        


(theo câu c)).


<sub>(k 1)!</sub>

2 <sub>(k 1)</sub>k 1


   


. Vậy (*) đúng với n k 1<sub>.</sub>


Vậy (*) đúng với mọi số nguyên dương n *<sub>.</sub>


<b>Ví dụ 5.</b> Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n 3 <sub>, ta có: </sub>3n n24n 5 (*)


<b>Hướng dẫn giải</b>


Với n 1 <sub> ta có </sub>33324.3 5  2726<sub> (đúng). Vậy (*) đúng với </sub><sub>n 1</sub> <sub>.</sub>


Giả sử với nk,k 3 <sub> thì (*) đúng, có nghĩa ta có: </sub><sub>3</sub>k<sub></sub><sub>k</sub>2<sub></sub><sub>4k 5</sub><sub></sub>


(1).
Ta phải chứng minh (*) đúng với n k 1<sub>, có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>


k 1 2


3  (k 1) 4(k 1) 5 



Thật vậy, nhân hai vế của (1) với 3 ta được: <sub>3.3</sub>k <sub></sub><sub>3.k</sub>2<sub></sub><sub>12k 15</sub><sub></sub>


k 1 2 2


3  (k 2k 1) 4(k 1) 5 (2k     6k 5)


Vì (2k26k 5) 0 k 3<sub>. Vậy </sub>3k 1 (k 1) 24(k 1) 5  <sub> (đúng).</sub>


Vậy (*) đúng với mọi số nguyên dương n3<sub>.</sub>


<b>Bài tập luyện tập</b>
<b>Câu 1: </b>


a) Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n 3 , ta có:  


n


2 2n 1 (*)


b) Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n , ta có:      

 



1 1 1 1


1 2 n *


2 3 4 n


<b>LỜI GIẢI:</b>


a) Với n3<sub> ta có </sub>23 2.3 1  87<sub> (đúng). Vậy (*) đúng với </sub>n3<sub>.</sub>



Giả sử với nk,k 3 <sub> thì (*) đúng, có nghĩa ta có: </sub><sub>2</sub>k<sub></sub><sub>2k 1</sub><sub></sub>


(1).


</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Thật vậy, nhân hai vế của (1) với 2 ta được: 2.2k2(2k 1) 2k 1 4k 2


k 1


2  2k 3


   <sub> (đúng), vì </sub>4k 2 2k 3  2k1 k 3


b) Với n = 1: Vế trái của (*) 1<sub>, vế phải của (1) </sub>2 12<sub>. Suy ra (*) đúng với n = 1.</sub>


Giả sử (*) đúng với nk<sub>. Có nghĩa là ta có: </sub>


 1  1  1   1 


1 2 k


2 3 4 k


Ta phải chứng minh (*) đúng với n k 1<sub>. Có nghĩa ta phải chứng minh:</sub>


1 1 1 1 1


1 2 k 1


2 3 4 k k 1



       




Thật vậy:


1 1 1 1 1 1


1 2 k 2 k 1


2 3 4 k k 1 k 1


         


  <sub> (đúng)</sub>




1


2 k 2 k 1 2 k k 1 1 2 k 1


k 1


       




2


2 2


2 k k 2k 1 4 k k 2k 1


       


(đúng).


Vậy (*) đúng khi n k 1<sub>. Do đó theo ngun lí quy nạp, (*) đúng với mọi số nguyên dương n.</sub>


<i><b>Dạng 3: Chứng minh sự chia hết.</b></i>
<b>Phương pháp giải:</b>


<b>1. Dấu hiệu chia hết cho 2: các chữ số tận cùng là 0, 2, 4, 6, 8.</b>


<i> Chú ý: Số chia hết cho 2 được gọi là số chẵn.</i>


<i> Số không chia hết cho 2 (tận cùng là 1, 3, 5, 7, 9) được gọi là số lẻ.</i>


<b>2. Dấu hiệu chia hết cho 5: các chữ số tận cùng là 0 hoặc 5.</b>
<b>3. Dấu hiệu chia hết cho 3: tổng các chữ số chia hết cho 3.</b>


<i> Ví dụ: 162 chia hết cho 3 vì tổng các chữ số là: 1 + 6 + 2 = 9 chia hết cho 3.</i>


<b>4. Dấu hiệu chia hết cho 9: tổng các chữ số chia hết cho 9.</b>


<i> Ví dụ: 927 chia hết cho 9 vì tổng các chữ số là: 9 + 2 + 7 = 18 chia hết cho 9.</i>


<b>5. Dấu hiệu chia hết cho 4: hai chữ số tận cùng tạo thành 1 số chia hết cho 4.</b>



<i> Ví dụ: 528 chia hết cho 4 vì hai chữ số tận cùng là 28 chia hết cho 4.</i>


<b>6. Dấu hiệu chia hết cho 6: các số vừa chia hết cho 2 vừa chia hết cho 3.</b>


<i> Ví dụ: 5742 chia hết cho 2 và chia hết cho 3 (tự kiểm tra) nên nó chia hết cho 6.</i>


<b>7. Dấu hiệu chia hết cho 7: lấy chữ số đầu tiên nhân với 3 rồi cộng với chữ số tiếp theo, được bao nhiêu rồi </b>


lại nhân với 3 rồi cộng với chữ số tiếp theo…cứ như vậy cho đến hết. Nếu kết quả cuối cùng này chia hết
cho 7 thì số đó sẽ chia hết cho 7.


<i> Chú ý: Để nhanh gọn, cứ mỗi lần nhân với 3 rồi cộng số tiếp theo ta lấy kết quả đó trừ đi 7 hoặc trừ đi bội </i>
số của 7 (chẳng hạn 14, 21, 28,…).


<i> Ví dụ: 265891 chia hết cho 7 vì 2.3 6 11</i>  <sub>, lấy 11 7 4</sub> <sub> cho gọn, tiếp tục lấy 4.3 5 17</sub>  <sub>và</sub>


17 14 3 <sub> cho gọn, lấy 3.3 8 14</sub>  <sub> và 14 14 0</sub> <sub> cho gọn, lấy 0.3 9 9</sub><sub>  và 9 7 2</sub> <sub> cho gọn, sau đó lấy</sub>
2.3 1 7<sub>  . Kết quả cuối cùng bằng 7 là chia hết cho 7 nên số ban đầu cũng chia hết cho 7. .</sub>


<b>8. Dấu hiệu chia hết cho 8: ba chữ số tận cùng tạo thành 1 số chia hết cho 8.</b>


<i> Ví dụ: 25637104 chia hết cho 8 vì ba chữ số tận cùng là 104 chia hết cho 8. </i>


<b>9. Dấu hiệu chia hết cho 10: chữ số tận cùng bằng 0.</b>


<b>10. Dấu hiệu chia hết cho 11: lấy tổng tất cả các chữ số ở vị trí lẻ trừ đi tổng các chữ số ở vị trí chẵn, nếu </b>


kết quả chia hết cho 11 thì số đó sẽ chia hết cho 11.



<i> Ví dụ: 6292 chia hết cho 11 vì tổng ở vị trí lẻ là 6+9=15 và tổng ở vị trí chẵn là 2+2=4, lấy 15-4=11 chia </i>
hết cho 11 nên số 6292 cũng chia hết cho 11.


<b>11. Dấu hiệu chia hết cho 25: hai chữ số tận cùng chia hết cho 25.</b>


<i> Ví dụ: 21475 chia hết cho 25 vì hai chữ số tận cùng là 75 chia hết cho 25.</i>


<b>12. Dấu hiệu chia hết cho 125: ba chữ số tận cùng chia hết cho 125.</b>


<i> Ví dụ: 43500 chia hết cho 125 vì ba chữ số tận cùng là 500 chia hết cho 125.</i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(9)</span><div class='page_container' data-page=9>

<b>15. Tích của bốn số tự nhiên liên tiếp luôn chia hết cho 2, 3, 4, 6 và 8.</b>


<i> Chú ý: Nếu tam thức bậc 2: ax</i>2<i>bx c</i><sub> có 2 nghiệm là </sub><i>x x</i>1, 2<sub> thì </sub><i>ax</i>2<i>bx c a x x x x</i>  (  1)(  2)<sub>.</sub>


<b>16. Tính chất của sự chia hết:</b>


<b>a) Tính chất 1:</b>Nếu hai số a và b đều chia hết cho m, thì hiệu (a – b) chia hết cho m.


<b>b) Tính chất 2:</b>Nếu các số <i>a a</i>1 2, ,...,<i>an</i> đều chia hết cho m thì tổng của chúng cũng chia hết cho m.


<b>c) Tính chất 3:</b>Nếu mỗi số <i>a m ii</i> <i>i</i>,

1,2,...,<i>n</i>

thì tích

<i>a a a</i>1 2... <i>n</i>

 

<i>m m m</i>1 2... <i>n</i>

.


<i><b>d) Hệ quả 1: Nếu a chia hết cho m , thì với số tự nhiên n</b></i> tùy ý ta có: <i>a mn</i> <i>n</i><sub> .</sub>


<i><b>e) Hệ quả 2: Nếu chỉ một thừa số chia hết cho m thì tích của chúng cũng chia hết cho m</b></i>.
<b>Ví dụ điển hình</b>


<b>Ví dụ 1.</b> Chứng minh rằng với mọi <i>n </i>*thì <i>n</i>32<i>n</i><sub> chia hết cho 3.</sub>



<b>Hướng dẫn giải</b>


Đặt <i>P n</i>( )<i>n</i>32<i>n</i>.


- Khi <i>n </i>1, ta có (1) 3 3<i>P   . Suy ra mệnh đề đúng với n </i>1.


- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là: </sub><i>P k</i>( )<i>k</i>32 3<i>k</i>


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh: </sub><i>P k</i>( 1) ( <i>k</i>1)32(<i>k</i>  .1) 3


Thật vậy:




3 2 3 2 3 2 2


( 1) 3 3 1 2 2 3 5 3 2 3( k 1) ( ) 3( k 1)


<i>P k</i> <i>k</i>  <i>k</i>  <i>k</i>  <i>k</i> <i>k</i>  <i>k</i>  <i>k</i>  <i>k</i>  <i>k</i>  <i>k</i>   <i>P k</i>  <i>k</i>  


.


Mà ( ) 3<i>P k  và </i>3(<i>k    nên ( 1) 3</i>2 k 1) 3 <i>P k   </i> <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


- Vậy theo ngun lý quy nạp tốn học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n  </i>*.


<b>Ví dụ 2.</b> Chng minh rng vi mi <i>nẻ Ơ</i>*thỡ <i>n</i>311<i>n</i><sub> chia ht cho 6.</sub>


<b>Hướng dẫn giải</b>



Đặt <i>P n</i>( )<i>n</i>311<i>n</i>.


- Khi <i>n </i>1, ta có (1) 12 6<i>P   . Suy ra mệnh đề đúng với n </i>1.


- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là: </sub><i>P k</i>( )<i>k</i>311 6<i>k</i> .


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh: </sub><i>P k</i>( 1) ( <i>k</i>1) 11(3 <i>k</i>  .1) 6


Thật vậy:






3 2 3 2 3 2


( 1) 3 3 1 11 11 3 14 12 11 3( ) 12


( ) 3 ( 1) 12


<i>P k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i>


<i>P k</i> <i>k k</i>


               


   


Mà ( ) 6<i>P k  , 3 ( 1) 6k k   (do k và 1k  là 2 số tự nhiên liên tiếp nên ( 1) 2k k   ) và 12 6</i> nên (<i>P k   </i>1) 6



 <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


- Vậy theo nguyên lý quy nạp toán học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n  </i>*.


<b>Ví dụ 3.</b> Chứng minh rằng với mọi <i>n </i>*thì 13<i>n</i> 1<sub> chia hết cho 12.</sub>


<b>Hướng dẫn giải</b>


Đặt ( ) 13<i>P n </i> <i>n</i> . 1


- Khi <i>n </i>1, ta có (1) 12 12<i>P   . Suy ra mệnh đề đúng với n </i>1.


</div>
<span class='text_page_counter'>(10)</span><div class='page_container' data-page=10>

- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh: </sub><i>P k</i>( 1) 13 <i>k</i>1  .1 12


Thật vậy:


( 1) 13.13 1 13 13

1 12 13 (k) 12



<i>k</i> <i>k</i>


<i>P k</i>       <i>P</i> 


.


Mà 13 ( ) 12<i>P k  và </i>12 12 <sub> nên (</sub><i>P k   </i>1) 12  <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


- Vậy theo ngun lý quy nạp tốn học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n  </i>*.


<b>Ví dụ 4.</b> Chứng minh rằng với mọi <i>n </i>*thì 4<i>n</i>15<i>n</i>1<sub> chia hết cho 9.</sub>



<b>Hướng dẫn giải</b>


Đặt ( ) 4<i>P n</i>  <i>n</i>15<i>n</i> . 1


- Khi <i>n </i>1, ta có (1) 18 9<i>P  </i> (vì ta tính thêm <i>P</i>(2) 45 6  ). Suy ra mệnh đề đúng với <i>n </i>1.


- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là: ( ) 4</sub><i>P k</i>  <i>k</i>15<i>k</i>  .1 9


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh: </sub><i>P k</i>( 1) 4 <i>k</i>115(<i>k</i>1) 1 6  .


Thật vậy:


( 1) 4.4 15 14 4 4

15 1 45

18 4 ( ) 45 18


<i>k</i> <i>k</i>


<i>P k</i>   <i>k</i>   <i>k</i>  <i>k</i>  <i>P k</i>  <i>k</i>


.
Mà 4 ( ) 9<i>P k  , 45 9</i> <i>k</i><sub> và 18 9</sub><sub> nên (</sub><i>P k   </i>1) 9  <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


- Vậy theo nguyên lý quy nạp tốn học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n </i>*<b>.</b>


<b>Ví dụ 5.</b> Chứng minh rằng với mọi <i>n </i>*thì 4.6<i>n</i>5<i>n</i> 4<sub> chia hết cho 5.</sub>


<b>Hướng dẫn giải</b>


Đặt ( ) 4.6<i>P n </i> <i>n</i>5<i>n</i> 4.


- Khi <i>n </i>1, ta có (1) 25 5<i>P   . Suy ra mệnh đề đúng với n </i>1.



- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là: ( ) 4.6</sub><i>P k </i> <i>k</i>5<i>k</i> 4 5 .


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh: </sub><i>P k</i>( 1) 4.6 <i>k</i>15<i>k</i>1 4 5 .


Thật vậy:






1 1


( 1) 4.6 5 4 4.6 .6 5 .5 4 24.6 5.5 4 6 4.6 5 4 5 20


6 ( ) 5 20


<i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i>


<i>k</i>


<i>P k</i>


<i>P k</i>


 


              


   <sub>.</sub>





6 ( ) 5
5 5
20 5


<i>k</i>


<i>P k</i>

















nên (<i>P k   </i>1) 5  <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


- Vậy theo nguyên lý quy nạp tốn học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n </i>*<b>.</b>



<b>Ví dụ 6.</b> Chứng minh rằng với mọi <i>n </i>*thì <i>n n</i>

1

 

<i>n</i>2

 

<i>n</i>3

 

<i>n</i>4

chia hết cho 120.
<b>Hướng dẫn giải</b>


<i>Trước hết ta chứng minh bổ đề “tích của hai số chẵn dương liên tiếp sẽ chia hết cho 8”. Thật vậy, với n là </i>


số nguyên dương thì <i>2n</i> và

2<i>n </i>2

là hai số chẵn dương liên tiếp. Khi đó tích: 2 2<i>n n</i>

2

4 (<i>n n</i>1) mà
( 1)


</div>
<span class='text_page_counter'>(11)</span><div class='page_container' data-page=11>

Đặt<i>P n</i>( )<i>n n</i>

1

 

<i>n</i>2

 

<i>n</i>3

 

<i>n</i>4

.


- Khi <i>n </i>1, ta có (1) 120 120<i>P </i>  . Suy ra mệnh đề đúng với <i>n </i>1.


- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là:</sub> <i>P k</i>( )<i>k k</i>

1

 

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4 120

 <sub>.</sub>


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh: </sub>


 

 

 



( 1) ( 1) 2 3 4 5 120


<i>P k</i>  <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> 
.
Thật vậy:


<i>P k</i>( 1) ( <i>k</i>1)

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4

 

<i>k</i>5

<i>k k</i>( 1)

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4 5(

 <i>k</i>1)

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4



<i>k k</i>( 1)

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4 5(

 <i>k</i>1)

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4


<i>P k</i>( ) 5( <i>k</i>1)

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4

.


Mà (<i>k</i>1)

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4

có chứa 2 số chẵn liên tiếp nên chia hết 8 và trong tích có 3 số tự nhiên liên

tiếp nên chia hết 3 đồng thời tích có thừa số 5 nên 5(<i>k</i>1)

<i>k</i>2

 

<i>k</i>3

 

<i>k</i>4

chia hết cho 8.3.5=120. Mặt
khác ( ) 120<i>P k </i> nên (<i>P k  </i>1) 120  <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


- Vậy theo nguyên lý quy nạp tốn học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n </i>*<b>.</b>


<b>Bài tập luyện tập</b>


<b>Câu 1: Chứng minh rằng với mọi </b><i>n  </i>*ta có:


a) <i>n</i>33<i>n</i>25<i>n</i><sub> chia hết cho 3.</sub>


b) 2<i>n</i>3 3<i>n</i>2<i>n</i><sub> chia hết cho 6. </sub>


c) 3<i>n</i>315<i>n</i><sub> chia hết cho 9. </sub>


d) 4<i>n</i>6<i>n</i>8<sub> chia hết cho 9. </sub>


e) <i>n</i>7 <i>n</i><sub> chia hết cho 7. </sub>


f) 32 1<i>n</i> 2<i>n</i>2<sub> chia hết cho 7. </sub>


g) 16<i>n</i> 5<i>n</i> 2<sub> chia hết cho 225. </sub>


h) 4.32 2<i>n</i> 32<i>n</i> 36<sub> chia hết cho 32. </sub>


i) 11<i>n</i>1122 1<i>n</i> <sub> chia hết cho 133.</sub>


j) 33 3<i>n</i>  26<i>n</i> 27<sub> chia hết cho 169. </sub>


<i><b>Dạng 4: Quy nạp trong hình học.</b></i>


<b>Phương pháp giải:</b>


Sử dụng nguyên lý quy nạp toán học kết hợp với các kiến thức hình học đã biết.


<b>Ví dụ 1.</b> <i>Chứng minh rằng tổng các góc trong của một đa giác lồi n cạnh </i>

<i>n </i>3

là:



0


2 180
<i>n </i>


</div>
<span class='text_page_counter'>(12)</span><div class='page_container' data-page=12>

Đặt



0


( ) 2 180
<i>S n</i>  <i>n</i>


.


- Khi <i>n </i>3, ta có <i>S</i>(3) 180 0. Suy ra mệnh đề đúng với <i>n </i>1.


- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 3<sub>, tức là: </sub><i>S k</i>( ) ( <i>k</i> 2)1800<sub>.</sub>


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh: </sub><i>S k</i>( 1) ( <i>k</i> 1)1800<sub>.</sub>


Thật vậy: ta tách đa giác (<i>k  cạnh thành đa giác </i>1) <i>k</i>cạnh và tam giác <i>A A A</i>1 <i>k k</i>1<sub> bằng cách nối đoạn </sub><i>A A1 k</i><sub>.</sub>


Khi đó tổng các góc trong của đa giác lồi (<i>k  cạnh bằng tổng các góc trong của đa giác lồi </i>1) <i>k</i> cạnh cộng
với tổng ba góc trong của tam giác <i>A A A</i>1 <i>k k</i>1<sub>. </sub>



Tức là: <i>S k</i>( 1)<i>S k</i>( ) 180 0 (<i>k</i> 2)180 1800 0 (<i>k</i>1)1800<sub></sub> <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i><sub> </sub>1<sub>.</sub>


- Vậy theo nguyên lý quy nạp tốn học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n  </i>*<b>, </b>

<i>n </i>3

.


<b>Ví dụ 2.</b> <i>Chứng minh rằng số đường chéo của một đa giác lồi n cạnh </i>

<i>n </i>4

là:


3



2
<i>n n </i>


.


<b>Hướng dẫn giải</b>


Đặt


3



( )


2
<i>n n</i>
<i>S n</i>  


.


- Khi <i>n </i>4, ta có (4) 2<i>S</i>  . Suy ra mệnh đề đúng với <i>n </i>4.



- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 4<sub>, tức là:</sub>


3



( )


2
<i>k k</i>
<i>S k</i>  


.


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh:</sub>


1

 

2



( 1)


2


<i>k</i> <i>k</i>


<i>S k</i>   
.


Thật vậy: ta tách đa giác (<i>k  cạnh thành đa giác </i>1) <i>k</i>cạnh và tam giác <i>A A A</i>1 <i>k k</i>1<sub> bằng cách nối đoạn </sub><i>A A1 k</i><sub>.</sub>


Khi đó trừ đi đỉnh đỉnh <i>Ak</i>1<sub> và 2 đỉnh kề với nó là </sub><i>A A</i>1, <i>k</i><sub> thì ta cịn lại (</sub><i>k</i>1) 3  <i>k</i> 2<sub> đỉnh, tương ứng </sub>


với (<i>k </i> 2) đường chéo kẻ từ đỉnh <i>Ak</i>1<sub> cộng với đường chéo </sub><i>A A1 k</i><sub> thì ta có số đường chéo của đa giác</sub>



(<i><sub>k  cạnh là:</sub></i>1)

 



2


3 3 <sub>2</sub> 1 2


( 1) ( 2) 1 1


2 2 2 2


<i>k k</i> <i>k k</i> <i><sub>k</sub></i> <i><sub>k</sub></i> <i>k</i> <i>k</i>


<i>S k</i>    <i>k</i>     <i>k</i>      
.


 <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


</div>
<span class='text_page_counter'>(13)</span><div class='page_container' data-page=13>

<b>Ví dụ 3.</b> <i>Cho n điểm A A</i>1, ,...,2 <i>An<sub> và n số thực </sub>a a</i>1, ,...,2 <i>an</i><sub> sao cho </sub><i>a a</i>1 2...<i>an</i>   . Chứng <i>s</i> 0


minh rằng có duy nhất một điểm <i>M</i> thỏa: 1


. 0
<i>n</i>
<i>i</i> <i>i</i>
<i>i</i>
<i>a MA</i>


 

.


<b>Hướng dẫn giải</b>


- Khi <i>n </i>1, ta có <i>a MA</i>1. 1 0 <i>s MA</i>. 1 0 <i>MA</i>10


     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     


. Suy ra <i>M A</i> 1 nên <i>M</i> duy nhất. Suy ra mệnh đề
đúng với <i>n </i>1.


- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là với</sub> <i>k</i><sub> điểm </sub><i>A A</i>1, ,...,2 <i>Ak</i><sub> và </sub><i>k</i><sub> số thực </sub><i>a a</i>1, ,...,2 <i>ak</i><sub> sao cho</sub>


1 2 ... <i>k</i> 0


<i>a a</i>  <i>a</i>   thì tồn tại duy nhất điểm <i>s</i> <i><sub>M</sub></i>



thỏa: 1


. 0
<i>k</i>
<i>i</i> <i>i</i>
<i>i</i>
<i>a MA</i>


 
.


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh với</sub>

<i>k </i>1

<sub> điểm </sub><i>A A</i>1, ,...,2 <i>Ak</i>1<sub> và</sub>


<i>k </i>1



số thực <i>a a</i>1, ,...,2 <i>ak</i>1<sub> sao cho </sub><i>a a</i>1 2...<i>ak</i>1  thì có duy nhất điểm '<i>s</i> 0 <i>M thỏa:</i>
1


1


. ' 0


<i>k</i>


<i>i</i> <i>i</i>


<i>i</i>


<i>a M A</i>








 


.
Thật vậy, ta có:



1
1
1
1
1
1 1
1 1


. ' 0


. ' 0


. ' . . 0


<i>k</i>
<i>i</i> <i>i</i>
<i>i</i>
<i>k</i>


<i>i</i> <i>i</i>
<i>i</i>
<i>k</i> <i>k</i>


<i>i</i> <i>i</i> <i>i</i> <i>k</i> <i>k</i>


<i>i</i> <i>i</i>


<i>a M A</i>


<i>a M M MA</i>


<i>a M M</i> <i>a MA a</i> <i>MA</i>







 
 

  
   




 
  
   

1
1 1
1


. ' . 0


<i>k</i>


<i>i</i> <i>k</i> <i>k</i>


<i>i</i>


<i>a M M a</i> <i>MA</i>




 




<sub></sub>

 


  


(do gt quy nạp 1


. 0
<i>k</i>
<i>i</i> <i>i</i>
<i>i</i>


<i>a MA</i>



 
)
1
1
1
1


' <i><sub>k</sub>k</i> . <i><sub>k</sub></i>


<i>i</i>
<i>i</i>
<i>a</i>
<i>MM</i> <i>MA</i>
<i>a</i>




 


 
1
1


' <i>ak</i> . <i><sub>k</sub></i>



<i>MM</i> <i>MA</i>


<i>s</i> 


 


 


.


Do <i>M A</i>, <i>k</i>1<sub> cố định và </sub><i>ak</i>1,<i>s const</i> <sub> nên điểm </sub><i>M cố định và duy nhất.</i>'


 <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


- Vậy theo nguyên lý quy nạp tốn học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n  </i>*<b>, </b>

<i>n </i>4

.


<b>Ví dụ 4.</b> <i>Chứng minh rằng mọi n - giác lồi </i>

<i>n </i>5

đều được chia thành hữu hạn ngũ giác lồi.


</div>
<span class='text_page_counter'>(14)</span><div class='page_container' data-page=14>

- Khi <i>n </i>5, ta có một ngũ giác lồi nên mệnh đề đúng với <i>n </i>5.


- Giả sử mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 5<sub>, tức là ta có </sub><i>k</i><sub>- giác lồi được chia thành hữu hạn ngũ giác lồi.</sub>


- Ta cần chứng minh mệnh đề đúng khi <i>n k</i> 1<sub>, tức là chứng minh</sub><sub> mọi </sub>

<i>k </i>1

<sub>- giác lồi đều được chia </sub>


thành hữu hạn các ngũ giác lồi.


Thật vậy, trên các cạnh <i>A A</i>1 <i>k</i>1<sub> và </sub><i>A A</i>3 4<sub> ta lấy các điểm </sub><i>E F</i>, <sub> không trùng với các đỉnh. Khi đó đoạn </sub><i>EF</i>


chia

<i>k </i>1

- giác lồi thành 2 đa giác lồi, đó là 1 ngũ giác lồi <i>A A A FE</i>1 2 3 và <i>k</i>- giác lồi <i>EFA A A</i>4 5... <i>k</i>1<sub>. </sub>



Theo giả thiết quy nạp thì <i>k</i>- giác lồi <i>EFA A A</i>4 5... <i>k</i>1<sub> sẽ được chia thành hữu hạn các ngũ giác lồi đồng thời </sub>


ta có thêm 1 ngũ giác lồi <i>A A A FE</i>1 2 3 nên

<i>k </i>1

- giác lồi sẽ được chia thành hữu hạn các ngũ giác lồi.


 <sub> mệnh đề đúng khi </sub><i>n k</i> 1<sub>.</sub>


- Vậy theo nguyên lý quy nạp tốn học ta có mệnh đề đúng với mọi <i>n  </i>*<b>, </b>

<i>n </i>4

.


<b>Bài tập luyện tập</b>


<i><b>Câu 1: Trong mặt phẳng cho n đường thẳng sao cho không có cặp đường thẳng nào song song và khơng có</b></i>


<i>3 đường nào đồng quy. Chứng minh rằng n đường thẳng đó chia mặt phẳng thành </i>


2 <sub>2</sub>


2
<i>n</i> <i>n</i>
 <sub> </sub> 


 


 


 <sub> miền.</sub>


<i><b>Câu 2: Trong mặt phẳng cho n đường tròn thẳng sao cho bất cứ 2 đường tròn nào cũng cắt nhau tại 2 điểm</b></i>


<i>phân biệt và khơng có 3 đường trịn nào cùng đi qua một điểm. Chứng minh rằng n đường trịn đó chia mặt</i>



phẳng thành



2 <sub>2</sub>


<i>n n</i> 


miền.


<b>BÀI TẬP KIỂM TRA </b>


<b>Bài 1. Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n, ta có: </b>



 



2


2 2 2 2n n 1 2n 1


2 4 6 2n


3


 


    


<b>Bài 2. Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương n, ta có: </b>


2



2


3 3 3 3 n n 1


1 2 3 n


4


    


<b>Bài 3. Chứng minh rằng với mọi số nguyên dương </b>n 5 <sub>, ta có: </sub>2n n (*)2


<b>Bài 4. Chứng minh rằng với mọi </b><i>n  </i>* thì: <i>n</i>3 <i>n</i><sub> chia hết cho 3.</sub>


<b>Bài 5. Chứng minh rằng với mọi </b><i>n  </i>* thì: 7.22 2<i>n</i> 32 1<i>n</i> <sub> chia hết cho 5. </sub>


<b>Bài 6. Chứng minh rằng với mọi </b><i>n  </i>* thì:



3 3


3 <sub>1</sub> <sub>2</sub>


   


<i>n</i> <i>n</i> <i>n</i> <sub> chia hết cho 9.</sub>


</div>
<span class='text_page_counter'>(15)</span><div class='page_container' data-page=15>

<b>Câu 1. Dùng quy nạp chứng minh mệnh đề chứa biến ( )</b><i>A n</i> đúng với mọi số tự nhiên <i>n p</i>³ (<i>p</i> là một số tự
nhiên). Ở bước 1 (bước cơ sở) của chứng minh quy nạp, bắt đầu với <i>n</i> bằng:



<b>A. </b><i>n=</i>1. <b><sub>B. </sub></b><i>n</i>=<i>p</i>. <b><sub>C. </sub></b><i>n</i>><i>p</i>. <b><sub>D. </sub></b><i>n p</i>³ .


<b>Lời giải. Chọn B.</b>


<b>Câu 2. Dùng quy nạp chứng minh mệnh đề chứa biến ( )</b><i>A n</i> đúng với mọi số tự nhiên <i>n p</i>³ (<i>p</i> là một số tự
nhiên). Ở bước 2 ta giả thiết mệnh đề ( )<i>A n</i> đúng với <i>n</i>=<i>k</i><sub>. Khẳng định nào sau đây là đúng?</sub>


<b>A. </b><i>k</i>><i>p</i>. <b>B. </b><i>k</i>³ <i>p</i>. <b>C. </b><i>k</i>=<i>p</i>. <b>D. </b><i>k</i><<i>p</i>.
<b>Lời giải. Chọn B.</b>


<b>Câu 3. Khi sử dụng phương pháp quy nạp để chứng minh mệnh đề chứa biến ( )</b><i>A n</i> đúng với mọi số tự nhiên


<i>n p</i>³ <sub> (</sub><i>p</i><sub> là một số tự nhiên), ta tiến hành hai bước:</sub>


·<sub> Bước 1, kiểm tra mệnh đề ( )</sub><i>A n</i> <sub> đúng với </sub><i>n</i>=<i>p</i>.


·<sub> Bước 2, giả thiết mệnh đề ( )</sub><i>A n</i> <sub> đúng với số tự nhiên bất kỳ </sub><i>n k</i>= ³ <i>p</i><sub> và phải chứng minh rằng nó cũng</sub>


đúng với <i>n k</i>= +1.


Trogn hai bước trên:


<b>A. Chỉ có bước 1 đúng. </b> <b>B. Chỉ có bước 2 đúng.</b>
<b>C. Cả hai bước đều đúng. </b> <b>D. Cả hai bước đều sai.</b>
<b>Lời giải. Chọn C.</b>


<b>Câu 5. Cho </b> ( )


1 1 1 1



...


1 2 2 3 3 4 . 1


<i>n</i>


<i>S</i>


<i>n n</i>


= + + + +


ì ì ì + <sub>vi </sub><i><sub>nẻ N</sub></i>*<sub>.</sub>


Mệnh đề nào sau đây đúng?


<b>A. </b> 3


1
.
12


<i>S =</i>


<b>B. </b> 2


1
.
6



<i>S =</i>


<b>C. </b> 2


2
.
3


<i>S =</i>


<b>D. </b> 3


1
.
4


<i>S =</i>


<b>Lời giải. Nhìn vào đuôi của </b><i>Sn</i> là ( )


1


. 1


<i>n n</i>+ ¾¾®<sub> cho </sub><i><sub>n=</sub></i><sub>2</sub><sub>, ta được </sub> ( )


1 1 <sub>.</sub>


2. 2 1+ =2 3×



Do đó với <i>n=</i>2<sub>, ta có </sub> 2


1 1 2


.


1 2 2 3 3


<i>S =</i> + =


× × <b><sub> Chọn C.</sub></b>


<b>Câu 6. Cho </b> ( )


1 1 1 <sub>...</sub> 1


1 2 2 3 3 4 . 1


<i>n</i>


<i>S</i>


<i>n n</i>


= + + + +


ì ì ì + <sub>vi </sub><i><sub>nẻ N</sub></i>*<sub>.</sub>


Mệnh đề nào sau đây đúng?



<b>A. </b>
1
.
<i>n</i>
<i>n</i>
<i>S</i>
<i>n</i>

-=


<b>B. </b> <i>n</i> 1.


<i>n</i>
<i>S</i>
<i>n</i>
=
+ <b><sub>C. </sub></b>
1
.
2
<i>n</i>
<i>n</i>
<i>S</i>
<i>n</i>
+
=
+ <b><sub>D. </sub></b>
2
.
3


<i>n</i>
<i>n</i>
<i>S</i>
<i>n</i>
+
=
+


<b>Lời giải. Cách trắc nghiệm: Ta tính được </b> 1 2 3


1<sub>, </sub> 2<sub>, </sub> 3


2 3 4


<i>S</i> = <i>S</i> = <i>S</i> =


. Từ đó ta thấy quy luật là từ nhỏ hơn mẫu
<b>đúng 1 đơn vị. Chọn B.</b>


<b>Cách tự luận. Ta có </b> 1 2 3


1<sub>, </sub> 2<sub>, </sub> 3


2 3 4


<i>S</i> = <i>S</i> = <i>S</i> = ắắđ


d oỏn <i>n</i> 1.


<i>n</i>


<i>S</i>


<i>n</i>


=
+


Ã<sub> Vi </sub><i>n=</i>1<sub>, ta được </sub> 1


1 1


1.2 1 1


<i>S =</i> =


+ <sub>: đúng.</sub>


·<sub> Giả sử mệnh đề đúng khi </sub><i>n</i>=<i>k</i><sub> (</sub><i>k ³</i> 1)<sub>, tức là </sub> ( )


1 1 1


...


1.2 2.3 1 1


<i>k</i>


<i>k k</i> <i>k</i>


+ + + =



+ + <sub>.</sub>


·<sub> Ta có </sub> ( )


1 1 <sub>...</sub> 1


1.2 2.3 1 1


<i>k</i>


<i>k k</i> <i>k</i>


+ + + =


+ +


( ) ( ) ( ) ( )( )


( ) ( ) ( ) ( )( )


2


1 1 <sub>...</sub> 1 1 1


1.2 2.3 1 1 2 1 1 2


1 1 <sub>...</sub> 1 1 2 1


1.2 2.3 1 1 2 1 2



<i>k</i>


<i>k k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i>


<i>k</i> <i>k</i>


<i>k k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i>


Û + + + + = +
+ + + + + +
+ +
Û + + + + =
+ + + + +
( ) ( ) ( )


1 1 1 1 1


... .


1.2 2.3 1 1 2 2


<i>k</i>


<i>k k</i> <i>k</i> <i>k</i> <i>k</i>


+


Û + + + + =



</div>
<span class='text_page_counter'>(16)</span><div class='page_container' data-page=16>

<b>Câu 7. Cho </b> ( ) ( )


1 1 <sub>...</sub> 1


1 3 3 5 2 1 2 1


<i>n</i>


<i>S</i>


<i>n</i> <i>n</i>


= + + +


× × - × + <sub> với </sub><i><sub>nỴ N</sub></i>*<sub>.</sub>


Mệnh đề nào sau đây đúng?


<b>A. </b>
1<sub>.</sub>
2 1
<i>n</i>
<i>n</i>
<i>S</i>
<i>n</i>

-=


- <b><sub>B. </sub></b> <i>n</i> 2 1.



<i>n</i>
<i>S</i>


<i>n</i>


=


+ <b><sub>C. </sub></b> <i>n</i> 3 2.


<i>n</i>
<i>S</i>
<i>n</i>
=
- <b><sub>D. </sub></b>
2<sub>.</sub>
2 5
<i>n</i>
<i>n</i>
<i>S</i>
<i>n</i>
+
=
+


<b>Lời giải. Cho </b>


1
2
3
1


1
3
6
2 .
15
3
3
7
<i>n</i> <i>S</i>
<i>n</i> <i>S</i>
<i>n</i> <i>S</i>
ỡùù = ắắđ =
ùù
ùù
ùù = ắắđ =
ớù
ùù
ùù = ắắđ =
ïï


ïỵ <b><sub> Kiểm tra các đáp án chỉ cho B thỏa. Chọn B.</sub></b>


<b>Câu 8. Cho </b> 2 2 2


1 1 1


1 1 ... 1


2 3
<i>n</i>


<i>P</i>
<i>n</i>
ổ ửổ<sub>ữ</sub> ử ổ<sub>ữ</sub> ử<sub>ữ</sub>
ỗ ỗ ç
= -ç<sub>è</sub><sub>ç</sub> <sub>øè</sub><sub>÷</sub>÷ç<sub>ç</sub>- <sub>÷</sub>÷<sub>ø è</sub>ç<sub>ç</sub>- ÷<sub>÷</sub><sub>ø</sub>


với <i>n³</i> 2 và <i>nẻ Ơ</i>.<sub> Mnh no sau õy ỳng?</sub>


<b>A. </b>
1<sub>.</sub>
2
<i>n</i>
<i>P</i>
<i>n</i>
+
=
+ <b><sub>B. </sub></b>
1<sub>.</sub>
2
<i>n</i>
<i>P</i>
<i>n</i>

-=
<b>C. </b>
1<sub>.</sub>
<i>n</i>
<i>P</i>
<i>n</i>
+


=
<b>D. </b>
1<sub>.</sub>
2
<i>n</i>
<i>P</i>
<i>n</i>
+
=


<b>Lời giải. Vì </b><i>n³</i> 2 nên ta cho


2 2


3 2 2


1 3


2 1


4
2


.


1 1 2


3 1 . 1


3


2 3
<i>n</i> <i>P</i>
<i>n</i> <i>P</i>
ỡ ổ ử
ù <sub>ữ</sub>
ù <sub>= ắắ</sub><sub>đ</sub> <sub>= -</sub>ỗ <sub>ữ</sub><sub>=</sub>
ù ỗ<sub>ỗ</sub> <sub>ữ</sub>
ù ố ứ
ùùớ
ù ổ ửổ ử
ù <sub>= ắắ</sub><sub>đ</sub> <sub>= -</sub>ỗ ữỗ<sub>-</sub> ữ<sub>=</sub>
ù ỗ ữ<sub>ữ</sub>ỗ ữ<sub>ữ</sub>
ù ỗ<sub>ố</sub> <sub>ứố</sub>ỗ <sub>ø</sub>
ïïỵ


<b>Kiểm tra các đáp án chỉ cho D thỏa. Chọn D.</b>


<b>Cõu 9. Vi mi </b><i>nẻ Ơ</i>*<sub>, h thc no sau đây là sai?</sub>


<b>A. </b>


( 1)


1 2 ...


2


<i>n n</i>


<i>n</i> +



+ + + =


<b>B. </b>1 3 5 ...+ + + +(2<i>n</i>- 1)=<i>n</i>2.


<b>C. </b>


( ) ( )


2 2 2 1 2 1


1 2 ...


6


<i>n n</i> <i>n</i>


<i>n</i> + +


+ + + =


<b>D. </b> ( )


( ) ( )
2


2 2 2 2 1 2 1


2 4 6 2



6


<i>n n</i> <i>n</i>


<i>n</i> + +


+ + + +L =


.


</div>

<!--links-->

×