初等数论的问题

如题所述

都是用数学归纳法。

第9题:n = 0 时显然
设 n 时成立,那么 n+1 时:
a^(n+3) + (a+1)^(2n+3)
= a * a^(n+2) + (a^2 + 2a + 1) * (a+1)^(2n+1)
= a * (a^(n+2) + (a+1)^(2n+1)) + (a^2 + a + 1) * (a+1)^(2n+1)
由归纳假设,前面一项中的 a^(n+2) + (a+1)^(2n+1) 能被 a^2 + a + 1 整除,
所以整个式子能被 a^2 + a + 1 整除。

第10题,第1小问:
题印错了,应该证明:133 | 11^(n+2) + 12(2n+1)
因为代入 n = 0:11^2 + 12^1 = 133
n = 1:11^3 + 12^3 = 3059 = 23 * 133
所以应该是证 133 整除 11^(n+2) + 12(2n+1)

证明过程:n = 0 时显然
设 n 时成立,那么 n+1 时:
11^(n+3) + 12^(2n+3)
= 11 * 11^(n+2) + 144 * 12^(2n+1)
= 11 * (11^(n+2) + 12^(2n+1)) + 133 * 12^(2n+1)
由归纳假设,前面一项中的 11^(n+2) + 12(2n+1) 能被 133 整除,
所以整个式子能被 133 整除。

第10题,第2小问:
n = 0 时显然
设 n 时成立,则 n+1 时:
(n+1)^5 - 5(n+1)^3 + 4(n+1)
= (n^5 + 5n^4 + 10n^3 + 10n^2 + 5n + 1) - 5(n^3 + 3n^2 + 3n + 1) + 4(n+1)
= (n^5 - 5n^3 + 4n) + (5n^4 + 10n^3 - 5n^2 - 10n)
= (n^5 - 5n^3 + 4n) + 5n * (n^2 * (n+2) - (n+2))
= (n^5 - 5n^3 + 4n) + 5n(n-1)(n+1)(n+2)
由归纳假设,前面一项 n^5 - 5n^3 + 4n 能被 120 整除,
所以只需证明后面的 5n(n-1)(n+1)(n+2) 能被 120 整除。
由于 120 = 3 * 5 * 8,所以只需分别证明:5n(n-1)(n+1)(n+2) 能被 3、5、8 整除。
显然,5n(n-1)(n+1)(n+2) 能被 5 整除。
又因为 n、n-1、n+1 中必有一个是 3 的倍数,所以 5n(n-1)(n+1)(n+2) 也能被 3 整除。
下面证明 5n(n-1)(n+1)(n+2) 能被 8 整除:
如果 n 是偶数,那么 n、n+2 是两个相邻的偶数,必有一个能被 4 整除,所以 n(n+2) 能被 8 整除,所以 5n(n-1)(n+1)(n+2) 能被 8 整除。
如果 n 是奇数,那么 n-1、n+1 是两个相邻的偶数,必有一个能被 4 整除,所以 (n-1)(n+1) 能被 8 整除,所以 5n(n-1)(n+1)(n+2) 能被 8 整除。
证完了。

第10题,第3小问:
这个题目又错了,n = 1 时就不是整数,而且我猜不出正确的题目是什么样的。
不过显然也是用类似的数学归纳法证明的。
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