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归纳法中的“数学归纳法”是如何运作的?

数学归纳法是一种数学证明方法,用于证明一种性质对于所有自然数都成立。它通常分为三个步骤:基础情况、归纳假设和归纳步骤。

  1. 基础情况:首先需要证明当n等于某个特定值时,性质成立。这个特定值通常是第一个自然数,通常是0或1,具体取决于问题本身。

  2. 归纳假设:假设当n=k时性质成立,即假设性质对于某个自然数k成立。

  3. 归纳步骤:证明当n=k+1时性质也成立,即证明如果假设性质对于n=k成立,那么性质对于n=k+1也成立。

通过这三个步骤,可以证明性质对于所有自然数都成立。

举例说明: 假设要证明所有正整数的和公式Sn=n(n+1)/2对于所有正整数n成立。

  1. 基础情况:当n=1时,S1=1(1+1)/2=1,成立。
  2. 归纳假设:假设当n=k时,Sn=k(k+1)/2成立。
  3. 归纳步骤:当n=k+1时,Sk+1=(k+1)(k+1+1)/2=(k+1)(k+2)/2=k(k+1)/2+(k+1)=Sk+(k+1),根据归纳假设,Sk=k(k+1)/2,所以Sk+1=Sk+(k+1),也就是Sk+1=(k+1)((k+1)+1)/2成立。

综上所述,通过数学归纳法,证明了所有正整数的和公式对于所有正整数都成立。