Chứng minh rằng với mọi n thuộc N*: 3^n – 1 – 2n chia hết cho 4

Giải Chuyên đề Toán 10 Chân trời sáng tạo Bài tập cuối chuyên đề 2

Bài 2 trang 40 Chuyên đề Toán 10:

Chứng minh rằng với mọi n $\in {\mathbb{N}}^{*}$:

a) 3ⁿ – 1 – 2n chia hết cho 4;

b) 7ⁿ – 4ⁿ – 3ⁿ chia hết cho 12.

Lời giải:

a) Bước 1. Với n = 1, ta có 3¹ – 1 – 2 . 1 = 0 ⁝ 4. Do đó khẳng định đúng với n = 1.

Bước 2. Giả sử khẳng định đúng với n = k ≥ 1, nghĩa là có: 3^k – 1 – 2k ⁝ 4.

Ta cần chứng minh đẳng thức đúng với n = k + 1, nghĩa là cần chứng minh:

3^{k + 1} – 1 – 2(k + 1) ⁝ 4.

Sử dụng giả thiết quy nạp, ta có:

3^{k + 1} – 1 – 2(k + 1) = 3 . 3^k – 1 –2k – 2 = 3 . 3^k – 3 –2k = 3 . 3^k – 3 –6k + 4k

= 3(3^k – 1 – 2k) + 4k

Vì (3^k – 1 – 2k) và 4k đều chia hết cho 4 nên 3(3^k – 1 – 2k) + 4k ⁝ 4 hay 3^{k + 1} – 1 – 2(k + 1) ⁝ 4.

Vậy khẳng định đúng với n = k + 1.

Theo nguyên lí quy nạp toán học, khẳng định đúng với mọi số tự nhiên n ≥ 1.

b) Bước 1. Với n = 1, ta có 7¹ – 4¹ – 3¹ = 0 ⁝ 12. Do đó khẳng định đúng với n = 1.

Bước 2. Giả sử khẳng định đúng với n = k ≥ 1, nghĩa là có: 7^k – 4^k – 3^k ⁝ 12.

Ta cần chứng minh đẳng thức đúng với n = k + 1, nghĩa là cần chứng minh:

7^{k + 1} – 4^{k + 1} – 3^{k + 1} ⁝ 12.

Sử dụng giả thiết quy nạp, ta có:

7^{k + 1} – 4^{k + 1} – 3^{k + 1} = 7 . 7^k – 4 . 4^k – 3 . 3^k = 7 . 7^k – 7 . 4^k – 7 . 3^k + 3 . 4^k + 4 . 3^k

= 7(7^k – 4^k – 3^k) + 3 . 4^k + 4 . 3^k = 7(7^k – 4^k – 3^k) + 12 . 4^{k – 1} + 12 . 3^{k – 1} (vì k ≥ 1).

Vì 7(7^k – 4^k – 3^k), 12 . 4^{k – 1} và 12 . 3^{k – 1} đều chia hết cho 12 nên 7(7^k – 4^k – 3^k) + 12 . 4^{k – 1} + 12 . 3^{k – 1} ⁝ 12 hay 7^{k + 1} – 4^{k + 1} – 3^{k + 1} ⁝ 12.

Vậy khẳng định đúng với n = k + 1.

Theo nguyên lí quy nạp toán học, khẳng định đúng với mọi số tự nhiên n ≥ 1.

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 1 trang 40 Chuyên đề Toán 10: Chứng minh rằng các đẳng thức sau đúng với mọi $n\in {\mathbb{N}}^{*}$. a) $1^3+2^3+3^3+\dots +n^3=\frac{n^2{(n+1)}^2}{4}$...

Bài 3 trang 40 Chuyên đề Toán 10: Chứng minh rằng 8ⁿ ≥ n³ với mọi n $\in {\mathbb{N}}^{*}$...

Bài 4 trang 40 Chuyên đề Toán 10: Chứng minh rằng bất đẳng thức $1+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\dots +\frac{1}{n}\le \frac{n+1}{2}$...

Bài 5 trang 40 Chuyên đề Toán 10: Với một bình rỗng có dung tích 2 l, một bạn học sinh thực hiện thí nghiệm theo các bước...

Bài 6 trang 40 Chuyên đề Toán 10: Tìm hệ số của x³ trong khai triển: a) (1 – 3x)⁸...

Bài 7 trang 40 Chuyên đề Toán 10: Tìm hệ số của x⁵ trong khai triển (2x + 3)(x – 2)⁶...

Bài 8 trang 40 Chuyên đề Toán 10: a) Tìm ba số hạng đầu tiên trong khai triển của (1 + 2x)⁶, các số hạng được viết theo thứ tự số mũ...

Bài 9 trang 40 Chuyên đề Toán 10: Trong khai triển biểu thức (3x – 4)¹⁵ thành đa thức, hãy tính tổng các hệ số...

Bài 10 trang 40 Chuyên đề Toán 10: Chứng minh rằng các đẳng thức sau đúng với mọi $n\in {\mathbb{N}}^{*}$: Bài 10 trang 40 Chuyên đề Toán 10...

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề Toán lớp 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 1: Elip

Bài 2: Hypebol

Bài 3: Parabol

Bài 4: Tính chất chung của ba đường conic

Bài tập cuối chuyên đề 3