2.3 FÓRMULAS INDUCTIVAS Y GENERALIZACIÓN

Supongamos que una serie de cubos numerados 1, 2, 3 están en una mesa infinitamente larga y que los cubos están marcados con una "X", como se muestra a continuación:

y supóngase que:

a) El primer cubo esta marcado.

b) Si todos los cubos anteriores al cubo (n + 1) están marcados, entonces el cubo (n + 1) también lo esta.

a) y b) implican que cada cubo esta marcado, examinando los cubos uno por uno.

La afirmación a) establece de manera explícita que el cubo 1 esta macado. Considerando el cubo 2, todos los cubos anteriores al cubo 2 estan marcados, o sea, el cubo 1 y así de acuerdo a b) el cubo 2 también está marcado. Considerando el cubo 3, todos todos los cubos anteriores al cubo 3 están marcados, o sea, los cuales 1 y 2 así de acuerdo a b) el cubo 3 esta marcado.

Para mostrar que el cubo 5 está marcado, se observa que todos los cubos anteriores al cubo 5 están marcados, de modo que por b), el cubo 5 también esta marcado.

Este ejemplo ilustra el principio de inducción matemática. Para mostrar como se puede utilizar las inducción de manera más profunda, sea n la suma de los n enteros positivos n = 1 + 2+ +3 + ... + n

Ahora supongamos que alguien afirma que:

n =

para n = 1, 2, 3, ...

Esto establece una serie de afirmaciones:

Supongamos que cada ecuación verdadera tiene una X junto a ella. Como la primera ecuación es verdadera, ésta marcada.

Ahora debemos demostrar que si todas las ecuaciones anteriores a la ecuación (n +1) son verdaderas, entonces la ecuación (n + 1) también lo es.

Suponiendo que todas las ecuaciones anteriores a la ecuación (n +1) son verdaderas, entonces la ecuación (n) es verdadera:

n =

Debemos demostrar que la ecuación (n +1)


es verdadera. De acuerdo a la definción:

n+1 = 1 + 2 + 3 + ... + n + (n + 1)

n esta contenida dentro de n+1 en el sentido de que

n+1

=

1 + 2 + 3 + ... + n + (n + 1)
 

=

n + (n + 1)

De donde se obtiene que:

n+1

=

+ 2 + 3 + ... + n + (n + 1)

 

=

+ (n +1)
 

=

Otro ejemplo seria n = 1 + 3 + 5 + ... + (2n -1) = n², para n = 1, 2, 3, ...

Es decir, la suma de los n primeros números impares es n². Donde tenemos que

1 = 1² = 1
2 = 2² = 4
3 = 3² = 9
  .
.
.
n-1 = (n - 1)²
n = n²

Donde se observa que 1 es verdadera.

Suponiendo que n es verdadera, debemos demostrar que la ecuación (n + 1), n+1 = (n +1)², es verdadera. El n-ésimo término es (2n - 1), entonces el siguiente seria (2n + 1).

De acuerdo a la definición:

n+1 = 1 + 3 + 5 + ... + (2n -1) + (2n + 1)
  = n + (2n + 1)
  = n² + (2n + 1)
  = n² + 2n + 1
  = (n + 1)²