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(a) Zeigen Sie mit Hilfe vollständiger Induktion: Für jedes n ∈ N ist 3n - 3 ohne Rest durch 6 teilbar.

(b) Erinnerung: Die Fibonacci-Zahlen sind definiert durch
$${ F }_{ 1 }:=1\quad ;\quad { F }_{ 2 }:=1\quad ;\quad { F }_{ n+1 }:={ F }_{ n }+{ F }_{ n-1 }$$ , n∈ℕ, n≥2.

Zeigen Sie mit Hilfe vollständiger Induktion: Für jedes n∈N gilt $$\sum _{ k=1 }^{ n }{ { F }_{ k }^{ 2 } } ={ F }_{ n }\quad \cdot \quad { F }_{ n+1 }$$ (*)

zu a) Ich weiß nicht, wie ich dies mit vollständiger Induktion beweisen soll. Da bei dem Induktions-Beweis ja immer gezeigt wird, dass die linke Seite gleich der rechten Seite ist. Aber hier habe ich ja keine Gleichung gegeben? Oder muss ich mir die Gleichung aufstellen als 3n-3=x (x∈ℤ)? Oder wie muss ich hier vorgehen?


zu b) Ich weiß nicht, wie ich mit den F's umgehen soll. Wie ich damit Berechnungen anstellen kann? Induktionsfang bis Induktionsbehauptung habe ich, jedoch komme ich bei dem Induktions-Beweis nicht weiter.

Induktionsanfang: n=1

linke Seite: (F1)^2 = 1^2 = 1

rechte Seite: F1 * F1+1 = F1 * F2 = 1*1 = 1 also l.S.=r.S.

Induktionsvoraussetzung: (*) gilt für ein n∈ℕ

Induktionsschritt: n↦n+1

Induktionsbehauptung: $$\sum _{ k=1 }^{ n+1 }{ { F }_{ k }^{ 2 } } ={ F }_{ n+1 }\quad \cdot \quad { F }_{ (n+1)+1 }$$

Induktionsbeweis: $$l.S.=\sum _{ k=1 }^{ n }{ { F }_{ k }^{ 2 } } +{ F }_{ n+1 }^{ 2 }\quad =(IV)\quad { F }_{ n }\quad \cdot { \quad F }_{ n+1 }+{ F }_{ n+1 }^{ 2 }$$

ab hier komme ich dabei nicht mehr weiter..

Ich freue mich über jede Hilfe!

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$$F_n\cdot F_{n+1}+F_{n+1}^2=F_{n+1}\cdot(F_n+F_{n+1})=F_{n+1}\cdot F_{n+2}.$$

WIe kommt man darauf? Also ich dachte dieses F hoch 2 bedeutet, dass ich es irgendwie quadrieren muss? Du hast ja sozusagen einfach die Zeichen vertauscht, wenn ich das richtig sehe. Und die ehemalige Multiplikation in Klammern gesetzt. Aber ich kann das leider nicht nachvollziehen? Kannst du es mir vielleicht noch ein wenig erklären?

\(F_n\cdot F_{n+1}+F_{n+1}^2=F_n\cdot\color{blue}{F_{n+1}}+F_{n+1}\cdot\color{blue}{F_{n+1}}\). Klammere \(F_{n+1}\) aus.

Achso Jetzt sehe ich es! Ich habe viel zu schwierig gedacht und das eigentlich einfache nicht erkannt. Vielen Dank für die Hilfe bei b)!
  Kann auch noch jemand bei a) helfen?

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Behauptung. Für jedes n ∈ N ist 3n - 3 ohne Rest durch 6 teilbar.

Begründung: 3^n ist für n≥1 durch 3 teilbar und ungerade, 3 ist durch 3 teilbar und ungerade. Die Differenz von zwei ungeraden Zahlen ist gerade. ==> 3^n - 3 ist durch 3 und durch 2 teilbar ==> 3^n - 3 ist durch 6 teilbar. q.e.d.

Wenn du das mit Induktion beweisen sollst:

Verankerung:

n=0: 3^0 - 3 = 1 - 3 = - 2 stimmt nicht. Also gehört 0 bei euch nicht zu N.

Daher

n=1 : 3^1 - 3 = 0 . 0 ist ohne Rest durch 6 teilbar. q.e.d. Verankerung.

Induktionsschritt: n -> n+1

Induktionsvoraussetzung: 3^n -3 ist durch 6 tb.

Also 3^n - 3 = k*6 mit k∈ℕo


Induktionsbehauptung: 3^{n+1} - 3 ist durch 6 teilbar.

Also 3^{n+1} - 3 = m*6 mit m∈ℕo

Beweis der Induktionsbehauptung

3^{n+1} - 3 = 3*3^n - 3       | ergänzen

= 3*(3^n - 3 + 3) - 3        | Ind.vor. 

= 3*(6k + 3) - 3           |  k∈ℕo

= 6*3k + 9 - 3

= 6*3k + 6

= 6*(3k + 1) 

= 6*(m)          |  m∈ℕo

q.e.d. 

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