数学解题研究——数学归纳法

数学归纳法是一种常用的数学方法,在不少问题的证明中,它有着其他证明方法所不能代替的作用.通过本文的介绍.力求能够更好地理解教学归纳法的实质,并能够熟练地应用数学归纳法解题.什么是数学归纳法呢?先证明当n取第一个值n_0时命题成立,然后假设当n=k(k ∈N,k≥n_0)时命题成立.证明当n=k 1时命题也成立.这种证明方法就叫做数学归纳法.     

浅谈“数学归纳法”证题时归纳假设的应用

数学归纳法是证明含有自然数n的数学命题p(n)的重要方法。其要点是: 1~0验证命题p(n)当n=k_0时,p(k_0)成立; 2~0设n=k(或n≤k)时,p(k)成立(归纳假设),推证当n=k 1时,p(k 1)也成立. 由1~0,2~0可知,命题p(n)对于从k_0起的一切自然数~n都成立。     

关于线性空间被其真子空间覆盖问题

一般线性代数理论中有这样一个结论:V为数域(有理数域、实数域或复数域)Ω上的n维线性空间,V_1,V_2,…,V_m为V的维数小于n的子空间,则必存在向量(?)∈V,使(?)(i=1,2,…,m)。或称V不被V_1,V_2,…,Vm所覆盖。本文作如下两方面推广:1.Ω为有限域的情况;2.Ω为一般域,子空间个数为任意个的情况。定理1.Ω为有ι个元的有限域,V为Ω上的n维线性空间,V_1,V_2,…,V_m为V的维数小于n的子空间,且m≤ι,则存在(?)∈V,使(?)(i=1,2,…,m)。证明:对m应用归纳法。m=1≤ι时,显然成立。设m=k≤ι-1时定理成立,今证m=k+1≤ι时亦真。     

用数学归纳法证明欧拉定理

一个简单多面体的顶点数 V,棱数 E,面数 F 之间有以下关系:V-E+F=2(1)这就是欧拉定理。以下用数学归纳法对其进行证明。首先可以验证棱锥适合(1)式。(i)V 最小为4;此时简单多而体只有四面体一种,它显然满足(1)式。(ii)假设 V=n(n≥4)时(1)式成立,考虑一个有 n+1=V 个顶点的简单多面体Γ,用 E、F 表示Γ的棱数、面数.不失一般性,设Γ不是棱锥。取Γ的顶点 P,Γ中所有与 P 连成棱的顶     

含有全部K元排列的短数列

设n,k都是正整数,k≤n。设函数F(n,k)具有下述性质:存在一个长度为F(n,k)的数列S_(n,k,)对每一个i,1≤i≤k,它的前F(n,i)项以1,2,…,n的全部i元排列为其子数列,并且任何长度小于F(n,k)的数列不再满足这一条件。本文证明了下面的, 定理设1≤k≤n-1,F(n,k)的定义如上所述,则 F(n,k)≤k(n-1) 1-[k/6]-[(k 2)/6]这里[x]表示实数x的整数部分。     

函数不动点在数学解题中的一些应用

本文以实验来说明函数不动点在数学解题中的一些应用与技巧 ,供读者参考。　　一、函数不动点用于求函数解析式例 1　若 F ( x ) =ax+b ( a≠ 1) ,则 F ( x )的不动点是 b1- a,函数 F ( x)的几次迭代函数的解析式可以用 F( x)的不动点表示为 :Fc… ( F( x) )… )n个 F=an( x- b1- a) +b1- a证明 :用数学归纳法证明如下 :当 n=1时 ,F ( x ) =a( x- b1- a) +b1- a=ax+b,结论正确。设当 n=k时结论成立 ,即Fc… ( F( x ) )… )k个 F=ak( x- b1- a) +b1- a。则当 n=k+1时 ,Fc… ( F ( x) )… )k+1个 F=a· Fc… ( F ( x) )… )1个 F+b=a[a…     

矩阵A^n.A^1／n.（A^n）^—1的通项公式

本文以差分方程理论给出了n阶矩阵A的n次方幂、n次方根、(A~n)~(-1)的通项公式。设M_n(F)是数域F上全体n阶方阵组成的集合,sum from i=0 to k b_ix~(k-i)是数域F上的k次多项式,我们得到如下引理。引理 A∈M_n(F),若A满足sum from i=0 to k b_iA~(k-i)=0,则A满足一个r阶的常系数线性齐次差分方程     

关于3x+1问题的一点注记

给出了3x 1问题的三个等价命题,其中构造数列{T^(k)(n)2∑^k-1i=0i^x(n)}k=1 ∞,证明它是一个单调递减下有界数列。     

Maass模定理的一個簡單證明

设A是代数数域F上面的一个正规单纯代教.Maass模定理可以叙述如下:α∈F在A中是一个模,必要而且只要在所有使A分歧的无穷还质点处α恒为正.由于Grunwald定理中所包含的错误,Maass(1937)的原证不适用.后来,Eichler(1938)曾不用Grunwald定理证明模定理,证明中用到关于单纯代数中的理想的某些讨论,而证明本身也比较复杂。本文作者(1950)曾利用一个修改了的Grun-wald定理给出模定理的另一个证明.本文的目的则是用一个非常简单的推理证明模定理,证明中不用Grunwald定理.条件的必要性易觅(Maass 1937).今证充分性.设A对F的次数为n.设p_i,i=1,…,m,为F中所有使A分歧的有穷质点,并设ordb_iα=r_i,i=1,…,m.     

关于方程multiply from i=1 to k(x_i~(x_i))=Z~Z的奇数解

柯召、孙琦在[2]中研究了方程multiply from i=1 to k (x_i~xi)=Z~z 当(x_1,x2,……x_k,z)>1时,对任意的k,方程(2)都有无穷多个整数解(偶数解)、对特殊的某些k,证明了方程(2)有奇数解。本文将证明当k>3,(k=4,5,……)的所有k,方程(2)都有奇数解,同时本文的定理3将给出方程(2)的新整数解(偶数解),不难看出,它包含了[2],[3]中得到的偶数解。     

闭区间[nk,(n+1)k]内的几何数列

对于正整数n和k,设F(n,k)是闭区间[nk,(n 1)k]内所有正整数的集合,又设a1,a2,…,ak 1.是F(n,k)中适合a1＜a2＜…＜ak 1的k 1个数.证明了:当且仅当ai=nk-i 1(n 1)i-1(i=1,2,…,k 1)时,a1,a2,…,ak 1构成几何数列.     

具有渐近函数的整函数

本文证明了以下结果:定理1 设f(z)是整函数,级λ< ∞,并且具有k个判别的级<1/4的渐近整函数,a_i(z)(i=1,2,...,k),L_i是相应的渐过路径对,D_i是相邻的L_i和L_(i 1)(L_(k 1)=L_1)界囿的单连通区域,再假设k=2λ,则在D_i(i=1,2,...,k)内存在一条连续伸展到∞的曲线F_i(i=1,2,...,k),使得(?)loglog|f(z)|/log|z|=λ;定理2 在定理1的假设条件之下,f(z)不具有级<λ的亏整函数.     

判别Hamilton图的一个方法

本文研究寻找Hamilton的圈的一个方法,证明了如下定理:设G是单图,V(G)={V_1,V_2,…,V_n},则G是Hamilton图的充分必要条件是X_(ki)取1或0时,方程组(*)有解,其中sum from i=1 to n sum from j=1 to n x_(ki)x_(k+1)jV_iV_j=1而x(n+1)j=x_(1j) sum from i=1 to n x_(ki)~2=1 sum from i=1 to n x_(ik)~2=1 而V_iV_i=1 当V_i和V_j邻接时, 0 当V_i和V_j不邻接时。     

GL(n,k)在GL(n,F)中的扩群

当F是无限域,K是F的子域,且[ F:K] < n(n - 1) 时,本文给出了GL(n ,k)在GL(n ,F) 中的全部扩群,从而得出GL( n,F) 的一类极大子群     

Hermitian矩阵不等式(英文)

考虑复数域上n阶定正的Hermitian方陣。本文結果基于凸函数的一个引理2.1。假定(?)是E~n上的一个凸域,而Φ(x)=Φ(x_1,x_2,…,x_n)是(?)上对称連續凸函数,若x,y∈(?)且滿足(1.1)(x)<(y),則Φ(x)≤Φ(y)。若A,B皆定正,a_1≥a_2≥…≥a_n,b_1≥b_2≥…≥b_n与c_1≥c_2≥…≥c_n分别为A,B与C=A B的特征根,Φ于(?)={x=(x_1,x_2,…,x_n)|x_i>0 i=1,2,…,n}上滿足引理2.1条件且Φ(λx)=λΦ(x) (对任实λ),則Φ(c)≤Φ(a) Φ(b). 习知Φ=(sum from i=1 to n x_i~p)~(1/p),(p>1);sum from i=1 to ∞x_i~p/sum from i=1 to ∞x_i~(p-1),(11)而当p<1(p(?)0)时,上述不等式反号(定理3.6)。若对p取极限导出著名的Minkowski不等式;定理5.1 tr(A B)~p/tr(A B)~(p-1)≤trA~p/trA~(p-1) trB~p/trB~(p-1),(11,q=p/p-1。当p<1(p(?)0)。正文中,經上式直接导出定理3.5与3.6。本文得到的其他結果,例如定理3.1 tr(AB)≤(trA~p)~(1/p)(trB~q)~(1/q),(p>1,1/p 1/q=1)及当p<1(p(?)0)时,不等式反号(定理3.2)以及定理8.1d(r AB)≥(1 1/tr(AB)/n)~nd(A)d(B)等也是有趣的矩陣不等式。     

正则2-连通图的最长圈

P.Erdos和A M Hobbs在[1]中提出如下的结论:设k≥6,G是2k个顶点的(k-2)次正则的2-连通图,则G是Hamilton图(以下简称为H图)。本文提出比上述结论更为广泛的定理:定理1 设k≥4,G是n个顶点的(k-2)次正则的2-连通图,则除G是peterson图外,G必有个长至少为min{n,2k}的圈。由于:(i)定理1中的k=4时,G是2-正则2-连通图,G是H图,它有个长为n≥min{n,2k}的圈;(ii)定理1中的k≥5且n≤3(k-2)时,根据[2]中的B.Jackson定理知,这时G是H图,它有个长为n≥min{n,2k}的圈。因此,要证明定理1成立,只要证明如下的定理2成立。定理2 设n≥3k-5≥2k,G是n个顶点的(k-2)次正则的2-连通图,则除G是Peterson图外,G必有个长至少为2k的圈。在证明定理2的过程中,本文作下列的假设:     

一个用无理数幂表示整数的公式

设 Q =4l +1 ,l是非负整数 ,a、b是奇偶性相同的整数 ,则对于任意的非负整数 n,　　　　 f ( n) =1Qa +b Q2n+1-a -b Q2n+1　　　　 ( * )都表示整数。特别 ,当 a、b是自然数时 ,f ( n)也是自然数 ;当 a、b是偶数时 ,f ( n)也是偶数。( * )式就是一个用无理数幂表示整数的公式。证 :当 n =0时 ,f ( 0 ) =b,命题成立 ;假设对一切小于 k的自然数 n命题均成立 ,则f ( k) =1Qa +b Q2k+1-a -b Q2k+1=1Qa +b Q2k a +b Q2 -a -b Q2k a -b Q2=1Qa +b Q2k -a -b Q2k a +b Q2 +a -b Q2　 -1Qa +b Q2k a -b Q2 -a -b Q2k a +b Q2=af ( k -1 ) …     

一个新Smarandache可乘函数均值

对任意正整数n,可乘函数F(n)定义为F(1)=1,当n>1且n的标准分解式为n=pα11pα22…pαrr时,F(n)=min1≤i≤k1αi+1.用解析方法研究了这个Smarandache可乘函数的均值性质,并用解析方法得到了其均值的一个渐近公式.     

可上三角化的多项式映射

设F=X H:Kn→Kn为特征0的域k上的多项式映射,当F=(x1 h1,…,xn hn),hi(x)=xi (ai1x1 … ainxn)3,i=1,…,n时,称F为三次线性多项式映射.通过矩阵A=[aij:i,j=1,…,n]的幂零性质,研究了上述三次线性多项式的上三角化问题,证明在秩为3时A是强幂零的,而在秩为4时不是强幂零的,从而在秩为4时,多项式映射F并不总是可上三角化.为进一步了解强幂零性质,最后讨论了与强幂零性质有紧密联系的一些猜想和性质.     

关于Borel的一个定理

Borel的一个经典性定理是,如果两组整函数G_i(Z)(i=1,2,…,n)和H_i(Z)(i=1,2,…n)满足恒等式sum from j=1 to n G_i(Z)e~Hj~(Z)≡0 并且如果G_i(1≤i≤n)的增长性,在某种意义下,较慢于e~Hj~(-H)k(1≤j,k≤n,j≠k)的增长性,则G_i(Z)≡0 (i=1,2,…,n),在本文中得出了这个定理的几个推广。