0 Daumen
1k Aufrufe

Hallo, meine Aufgabe:

Beweisen Sie, dass für alle natürlichen Zahlen n gilt:

 \( \prod \limits_{k=1}^{n}\left(1+\frac{1}{n+k}\right)=2-\frac{1}{n+1} \)

Problem/Ansatz:

Leider schaffe ich es nicht den Induktionsbeweis herzuleiten..

Denke es scheitert einfach beim Rechnen.

Als Lösung müsste 2- (1/(n+2)) rauskommen, könnte mir einer eventuell dabei helfen?

Liebe Grüße :)

Avatar von

2 Antworten

+1 Daumen

Hallo Ayleen,

Zu zeigen ist:$$\prod \limits_{k=1}^{n}\left(1+\frac{1}{n+k}\right)=2-\frac{1}{n+1} $$Der Induktionsanfang sollte kein Problem sein. Setze \(n=1\):$$n=1 \\ \prod \limits_{k=1}^{1}\left(1+\frac{1}{1+k}\right) = \frac 32 = 2 - \frac 12 \space \checkmark$$Beim Induktionsschritt von \(n\) nach \(n+1\) muss man wirklich wissen wo man hin will ... ich schreib es erstmal hin:$$\prod \limits_{k=1}^{n+1}\left(1+\frac{1}{n+k+1}\right) \\= \frac{\prod \limits_{k=1}^{n}\left(1+\frac{1}{n+k}\right)}{\left( 1+ \frac 1{n+1}\right)} \cdot \left( 1 + \frac1{2n+1}\right)\cdot \left( 1+ \frac1{2n+2}\right) \\ = \left( 2-\frac{1}{n+1}\right)\cdot \frac{(n+1)(2n+1)(2n+2) + (n+1)(2n+1)+ (n+1)(2n+2) + (n+1)}{(n+1)(2n+1)(2n+2) + (2n+1)(2n+2)} \\ =  \left( \frac{2n+1}{n+1}\right)\cdot \frac{(n+1)((2n+1)(2n+2)+(2n+1)+(2n+2)+1)}{(n+2)(2n+1)(2n+2)} \\ =  \frac{(2n+1)(2n+2)+(2n+1)+(2n+2)+1}{(n+2)(2n+2)} \\ =  \frac{(2n+1)(2n+2)+(2n+2)+(2n+2)}{(n+2)(2n+2)} \\ =  \frac{(2n+2)((2n+1)+2)}{(n+2)(2n+2)} \\ =  \frac{(2n+1)+2}{n+2} \\= \frac{2(n+2)-1}{n+2} \\ = 2 - \frac 1{n+2} \\ \text{q.e.d}$$von der ersten zur zweiten Zeile zu kommen, das geht noch. Man schreibt den Term, den man ersetzen will, zunächst mal hin und überlegt welche Faktoren zu viel und welche zu wenig sind.

Der nächste Schritt ist noch 'Handarbeit'. Zähler und Nenner dieses Riesenbruchs werden mit dem Hauptnenner der 'Sub'brüche multipliziert. Was dann kommt ist schwierig, nämlich die Faktorisierung dieser Ausdrücke. Der Trick ist hier frühzeitig zusammen zu fassen und zu kürzen. Wenn man das geschafft hat, kürzt sich alles störende heraus.

Frage einfach nach, welche Stellen Du nicht nachvollziehen kannst.

Gruß Werner

Avatar von 48 k

habe die Antwort noch mal überarbeitet. Ich denke so ist es einfacher ...

Hallo,

ich danke dir erstmal sehr für deine Mühe :)

Für mich ist unverständlich, wieso in der zweiten Zeile plötzlich geteilt wird :/

Liebe Grüße :)

Wieso hast du denn in der 4. Zeile durch 1+(1/(n+1)) geteilt?

Der erste Faktor dess Produkts \(\prod_{k=1}^{n+1}\) ist $$\left( 1 + \frac 1{(n+1)+1}\right) \cdot \dots $$wohingegegen das Produkt \(\prod_{k=1}^n\) mit folgendem Faktor beginnt:$$\left( 1 + \frac 1{n+1}\right) \cdot \dots$$D.h. dieser erste Faktor ist nicht im Produkt \(\prod_{k=1}^{n+1}\) enthalten.

Also muss das Produkt \(\prod_{k=1}^n\) dadurch geteilt werden.

0 Daumen

\(\begin{aligned} & \prod\limits _{k=1}^{n+1}\left(1+\frac{1}{n+1+k}\right)\\ =\, & \prod\limits _{k=2}^{n+2}\left(1+\frac{1}{n+k}\right)\\ =\, & \left(1+\frac{1}{n+n+1}\right)\left(1+\frac{1}{n+n+2}\right)\prod\limits _{k=2}^{n}\left(1+\frac{1}{n+k}\right)\\ =\, & \frac{\left(1+\frac{1}{n+n+1}\right)\left(1+\frac{1}{n+n+2}\right)}{\left(1+\frac{1}{n+1}\right)}\prod\limits _{k=1}^{n}\left(1+\frac{1}{n+k}\right)\\ =\, & \frac{\left(1+\frac{1}{n+n+1}\right)\left(1+\frac{1}{n+n+2}\right)}{\left(1+\frac{1}{n+1}\right)}\left(2-\frac{1}{n+1}\right) \end{aligned}\)

Avatar von 107 k 🚀

vielen Dank für deine Mühe :)

Wieso hast du denn in der 4. Zeile durch 1+(1/(n+1)) geteilt?

Ich denke mal um bei n=1 anzufangen, aber wieso denn genau 1+(1/(n+1))?

aber wieso denn genau 1+(1/(n+1))?

Weil in dem Faktor, den ich dem \(\prod\) hinzugefügt habe, die Laufvariable \(k\) den Wert \(1\) hat.

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community