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Aufgabe:

Zeigen sie mit vollständiger Induktion, dass für alle n ∈ ℕ0 gilt.

6 | (7^n-1)

Problem/Ansatz:

Ich habe das so gerechnet:

Induktionsanfang

n = 0

7^0-1 = 0 /6 = 0

Induktionsschritt

7^n-1/6

= 7^n*7^1-1/6

= 7^n*(6+1)-1/6

= 7^n*6+7^n-1/6

= 7^n+ (7^n-1)/6

Ist dieses Vorgehen richtig, weil habe gesehen, dass manche das anders rechnen? Und wenn es richtig ist, verstehe ich das am Ende nicht so ganz, denn wenn n = 1 ist wäre es ja: 7^1 = 7  (7^1-1) = 6   6+7 = 13 und durch 6 kommt eine Kommazahl raus. Weiß natürlich, dass es schon einen Beitrag gibt, wollte aber wissen, ob diese Methode möglich ist.

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Aloha :)

Du kannst das ohne vollständige Induktion mit Hilfe des binomischen Lehrsatzes beweisen:$$7^n-1=(6+1)^n-1=\sum\limits_{k=0}^n\binom{n}{k}6^k\cdot1^{n-k}-1=\sum\limits_{k=0}^n\binom{n}{k}6^k-1$$$$\phantom{7^n-1}=\sum\limits_{k=1}^n\binom{n}{k}6^k+\underbrace{\binom{n}{0}6^0}_{=1}-1=\sum\limits_{k=1}^n\binom{n}{k}6^k$$Da alle Binomialkoeffizienten \(\binom{n}{k}\) ganze Zahlen sind, ist jeder Summand durch \(6\) teilbar.

Ansonsten geht es bei deinem Induktionsschritt etwas durcheinander. Dabei weißt du ja bereits, dass \((7^n-1)\) durch \(6\) teilbar ist, und musst damit zeigen, dass auch \((7^{n+1}-1)\) durch \(6\) teilbar ist:

$$\frac{7^{n+1}-1}{6}=\frac{7\cdot7^n-1}{6}=\frac{(6+1)\cdot7^n-1}{6}=\frac{6\cdot7^n+7^n-1}{6}=\underbrace{\frac{6\cdot7^n}{6}}_{=7^n\in\mathbb Z}+\underbrace{\frac{7^n-1}{6}}_{\in\mathbb Z}$$Die beiden Brüche am Ende entpuppen sich als ganze Zahlen, damit ist auch \((7^{n+1}-1)\) durch \(6\) teilbar.

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