Gujarati

Mathematical induction Questions in Gujarati

Class 11 Mathematics · Mathematical induction · Mathematical induction

98+

Questions

Gujarati

Language

100%

With Solutions

Showing 50 of 98 questions in Gujarati

1
EasyMCQ
$n$ ના તમામ ધન પૂર્ણાંક મૂલ્યો માટે,${3^{2n}} - 2n + 1$ એ કોના વડે વિભાજ્ય છે?
A
$2$
B
$4$
C
$8$
D
$12$

Solution

(A) ધારો કે $f(n) = 3^{2n} - 2n + 1$.
$n = 1$ માટે,$f(1) = 3^{2(1)} - 2(1) + 1 = 8$.
$n = 2$ માટે,$f(2) = 3^{2(2)} - 2(2) + 1 = 78$.
બંને કિંમતો $2$ વડે વિભાજ્ય છે,તેથી સાચો વિકલ્પ $2$ છે.
2
EasyMCQ
દરેક પ્રાકૃતિક સંખ્યા $n$ માટે,નીચેનામાંથી કઈ અસમતા સાચી છે?
A
$n > 2^n$
B
$n < 2^n$
C
$n \ge 2^n$
D
$n \le 2^n$

Solution

(B) સાચી અસમતા નક્કી કરવા માટે,આપણે પ્રથમ થોડી પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in \{1, 2, 3, \dots\}$ માટે ચકાસણી કરીએ.
$n = 1$ માટે: $1 < 2^1$ એટલે કે $1 < 2$,જે સત્ય છે.
$n = 2$ માટે: $2 < 2^2$ એટલે કે $2 < 4$,જે સત્ય છે.
$n = 3$ માટે: $3 < 2^3$ એટલે કે $3 < 8$,જે સત્ય છે.
જેમ જેમ $n$ વધે છે,$2^n$ ઘાતાંકીય રીતે વધે છે જ્યારે $n$ રેખીય રીતે વધે છે,તેથી દરેક પ્રાકૃતિક સંખ્યા $n \ge 1$ માટે $2^n$ હંમેશા $n$ કરતા મોટું રહેશે.
આમ,અસમતા $n < 2^n$ દરેક પ્રાકૃતિક સંખ્યા $n$ માટે સાચી છે.
3
EasyMCQ
દરેક $n \in N$ માટે,નીચેનામાંથી કયું વિધાન સાચું છે?
A
$2^n < n$
B
$n^2 > 2n$
C
$n^4 < 10^n$
D
$2^{3n} > 7n + 1$

Solution

(C) ચાલો $n = 1$ માટે વિકલ્પો તપાસીએ:
$(a)$ $2^1 < 1 \implies 2 < 1$ (ખોટું)
$(b)$ $1^2 > 2(1) \implies 1 > 2$ (ખોટું)
$(c)$ $1^4 < 10^1 \implies 1 < 10$ (સાચું)
$(d)$ $2^{3(1)} > 7(1) + 1 \implies 8 > 8$ (ખોટું)
આમ,$n \in N$ માટે સાચું વિધાન $n^4 < 10^n$ છે.
4
EasyMCQ
દરેક ધન પૂર્ણાંક $n$ માટે,${2^n} < n!$ ક્યારે થાય?
A
$n < 4$
B
$n \geq 4$
C
$n < 3$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(B) ${2^n} < n!$ ક્યારે સાચું છે તે નક્કી કરવા માટે,આપણે $n = 1$ થી કિંમતો ચકાસીએ:
$n = 1$ માટે: ${2^1} = 2$,$1! = 1$. $2 > 1$ હોવાથી,શરત ખોટી છે.
$n = 2$ માટે: ${2^2} = 4$,$2! = 2$. $4 > 2$ હોવાથી,શરત ખોટી છે.
$n = 3$ માટે: ${2^3} = 8$,$3! = 6$. $8 > 6$ હોવાથી,શરત ખોટી છે.
$n = 4$ માટે: ${2^4} = 16$,$4! = 24$. $16 < 24$ હોવાથી,શરત સાચી છે.
$n = 5$ માટે: ${2^5} = 32$,$5! = 120$. $32 < 120$ હોવાથી,શરત સાચી છે.
આમ,અસમતા ${2^n} < n!$ એ તમામ પૂર્ણાંકો $n \geq 4$ માટે સાચી છે.
5
EasyMCQ
$n$ ના દરેક ધન પૂર્ણાંક મૂલ્ય માટે,${3^n} > {n^3}$ ક્યારે થાય?
A
$n > 2$
B
$n \geq 3$
C
$n \geq 4$
D
$n < 4$

Solution

(C) $n$ ના કયા મૂલ્યો માટે ${3^n} > {n^3}$ થાય છે તે નક્કી કરવા માટે,આપણે નાના ધન પૂર્ણાંકો ચકાસીએ:
$n = 1$ માટે: ${3^1} = 3$ અને ${1^3} = 1$. $3 > 1$ હોવાથી,શરત સાચી છે.
$n = 2$ માટે: ${3^2} = 9$ અને ${2^3} = 8$. $9 > 8$ હોવાથી,શરત સાચી છે.
$n = 3$ માટે: ${3^3} = 27$ અને ${3^3} = 27$. અહીં $27 = 27$ છે,તેથી શરત ${3^n} > {n^3}$ સાચી નથી.
$n = 4$ માટે: ${3^4} = 81$ અને ${4^3} = 64$. $81 > 64$ હોવાથી,શરત સાચી છે.
$n = 5$ માટે: ${3^5} = 243$ અને ${5^3} = 125$. $243 > 125$ હોવાથી,શરત સાચી છે.
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,તે સાબિત કરી શકાય છે કે તમામ $n \geq 4$ માટે,અસમતા ${3^n} > {n^3}$ સાચી છે.
6
EasyMCQ
ધારો કે $P(n)$ એ વિધાન દર્શાવે છે કે $n^2 + n$ એકી સંખ્યા છે. તે જોવામાં આવે છે કે $P(n) \Rightarrow P(n + 1)$. $P(n)$ એ તમામ માટે સાચું છે:
A
$n > 1$
B
$n$
C
$n > 2$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(D) વિધાન $P(n)$ એ $n^2 + n$ એકી સંખ્યા છે તે છે.
આપણે $n^2 + n = n(n + 1)$ લખી શકીએ.
કારણ કે $n$ અને $n + 1$ ક્રમિક પૂર્ણાંકો છે,તેમાંથી એક બેકી અને બીજી એકી સંખ્યા હોવી જોઈએ.
બેકી સંખ્યા અને એકી સંખ્યાનો ગુણાકાર હંમેશા બેકી હોય છે.
તેથી,તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n$ માટે $n^2 + n$ હંમેશા બેકી હોય છે.
વિધાન દાવો કરે છે કે $n^2 + n$ એકી છે,તેથી વિધાન $P(n)$ તમામ $n \in \mathbb{N}$ માટે ખોટું છે.
આમ,એવું કોઈ $n$ નથી જેના માટે $P(n)$ સાચું હોય.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $(d)$ છે.
7
EasyMCQ
જો $P(n) = 2 + 4 + 6 + \dots + 2n$,$n \in N$,હોય,તો $P(k) = k(k + 1) + 2 \implies P(k + 1) = (k + 1)(k + 2) + 2$ એ તમામ $k \in N$ માટે છે. તો આપણે એવું તારણ કાઢી શકીએ કે $P(n) = n(n + 1) + 2$ એ કોના માટે છે?
A
તમામ $n \in N$ માટે
B
$n > 1$
C
$n > 2$
D
કંઈ કહી શકાય નહીં

Solution

(D) આપેલ વિધાન $P(n) = 2 + 4 + 6 + \dots + 2n$ એ $S_n = n(n + 1)$ સરવાળા સાથેની સમાંતર શ્રેણી છે.
આપેલ ઇન્ડક્ટિવ સ્ટેપ $P(k) = k(k + 1) + 2 \implies P(k + 1) = (k + 1)(k + 2) + 2$ નો ઉપયોગ કરીને,આપણે $P(n) = n(n + 1) + 2$ સૂત્રની સત્યતા ચકાસી રહ્યા છીએ.
પ્રથમ $n$ બેકી સંખ્યાઓનો વાસ્તવિક સરવાળો $n(n + 1)$ હોવાથી,$P(n) = n(n + 1) + 2$ સૂત્ર તમામ $n \in N$ માટે ખોટું છે.
તેથી,આપેલ ઇન્ડક્ટિવ સ્ટેપ કોઈપણ $n$ માટે સૂત્ર સાબિત કરતું નથી,અને તેથી આપેલી માહિતી પરથી $P(n) = n(n + 1) + 2$ સૂત્રની માન્યતા વિશે કંઈ કહી શકાય નહીં.
8
EasyMCQ
વિધાન $P(n): 1 \times 1! + 2 \times 2! + 3 \times 3! + \dots + n \times n! = (n + 1)! - 1$ એ
A
બધા $n > 1$ માટે સત્ય છે
B
કોઈપણ $n$ માટે સત્ય નથી
C
બધા $n \in \mathbb{N}$ માટે સત્ય છે
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(C) આપણે $n = 1$ માટે વિધાન $P(n)$ ચકાસીએ:
$LHS = 1 \times 1! = 1$.
$RHS = (1 + 1)! - 1 = 2! - 1 = 2 - 1 = 1$.
$LHS = RHS$ હોવાથી,વિધાન $n = 1$ માટે સત્ય છે.
ધારો કે વિધાન $n = k$ માટે સત્ય છે,એટલે કે $1 \times 1! + 2 \times 2! + \dots + k \times k! = (k + 1)! - 1$.
$n = k + 1$ માટે,આપણી પાસે છે:
$(1 \times 1! + 2 \times 2! + \dots + k \times k!) + (k + 1) \times (k + 1)! = ((k + 1)! - 1) + (k + 1) \times (k + 1)!$.
$= (k + 1)! \times (1 + k + 1) - 1 = (k + 1)! \times (k + 2) - 1 = (k + 2)! - 1$.
આ $n = k + 1$ માટે $(n + 1)! - 1$ સ્વરૂપ સાથે મેળ ખાય છે.
આમ,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન બધા $n \in \mathbb{N}$ માટે સત્ય છે.
9
EasyMCQ
પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n$ ના કયા મૂલ્યો માટે અસમતા $2^n > 2n + 1$ સાચી છે?
A
$n \ge 3$ માટે
B
$n < 3$ માટે
C
$n > 1$ માટે
D
કોઈપણ $n$ માટે

Solution

(A) આપણે પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n = 1, 2, 3, 4, \dots$ માટે અસમતા $2^n > 2n + 1$ ચકાસીએ.
$n = 1$ માટે: $2^1 = 2$ અને $2(1) + 1 = 3$. $2 > 3$ ખોટું હોવાથી,$n = 1$ માટે અસમતા સાચી નથી.
$n = 2$ માટે: $2^2 = 4$ અને $2(2) + 1 = 5$. $4 > 5$ ખોટું હોવાથી,$n = 2$ માટે અસમતા સાચી નથી.
$n = 3$ માટે: $2^3 = 8$ અને $2(3) + 1 = 7$. $8 > 7$ સાચું હોવાથી,$n = 3$ માટે અસમતા સાચી છે.
$n = 4$ માટે: $2^4 = 16$ અને $2(4) + 1 = 9$. $16 > 9$ સાચું હોવાથી,$n = 4$ માટે અસમતા સાચી છે.
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,તે સાબિત કરી શકાય છે કે આ અસમતા તમામ $n \ge 3$ માટે સાચી છે.
10
EasyMCQ
ધારો કે $P(n)$ એક વિધાન છે અને તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n$ માટે $P(n) \implies P(n + 1)$ છે,તો $P(n)$ ક્યારે સત્ય છે?
A
તમામ $n$ માટે
B
તમામ $n > 1$ માટે
C
તમામ $n > m$ માટે,જ્યાં $m$ એક નિશ્ચિત ધન પૂર્ણાંક છે
D
કંઈ કહી શકાય નહીં

Solution

(D) ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત મુજબ,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n$ માટે સત્ય હોવા માટે બે શરતો સંતોષાવી જોઈએ:
$1$. $P(1)$ સત્ય હોવું જોઈએ.
$2$. જો $P(k)$ સત્ય હોય,તો $P(k+1)$ સત્ય હોવું જોઈએ.
આપેલ પ્રશ્નમાં,માત્ર $P(n) \implies P(n+1)$ શરત આપેલી છે. પાયાની શરત (એટલે કે $P(1)$ સત્ય છે) વગર,આપણે કહી શકતા નથી કે $P(n)$ કોઈ પણ $n$ માટે સત્ય છે. તેથી,$P(n)$ ની સત્યતા વિશે કંઈ કહી શકાય નહીં.
11
MediumMCQ
ધારો કે $S(k) = 1 + 3 + 5 + \dots + (2k - 1) = 3 + k^2$. તો નીચેનામાંથી કયું સાચું છે?
A
આ સૂત્ર સાબિત કરવા માટે ગાણિતિક અનુમાનનો સિદ્ધાંત વાપરી શકાય છે
B
$S(k) \not\Rightarrow S(k + 1)$
C
$S(k) \Rightarrow S(k + 1)$
D
$S(1)$ સાચું છે

Solution

(C) આપેલ છે $S(k) = 1 + 3 + 5 + \dots + (2k - 1) = 3 + k^2$.
$k = 1$ માટે,$S(1) \Rightarrow 1 = 3 + 1^2 = 4$,જે ખોટું છે.
$k = 2$ માટે,$S(2) \Rightarrow 1 + 3 = 3 + 2^2 = 7$,જે ખોટું છે.
હવે,ધારો કે $S(k)$ સાચું છે,એટલે કે $1 + 3 + 5 + \dots + (2k - 1) = 3 + k^2$.
બંને બાજુ $(2(k + 1) - 1) = 2k + 1$ ઉમેરતા:
$1 + 3 + 5 + \dots + (2k - 1) + (2k + 1) = 3 + k^2 + 2k + 1 = 3 + (k + 1)^2$.
આ દર્શાવે છે કે $S(k) \Rightarrow S(k + 1)$ સાચું છે,ભલે પાયાનું સ્ટેપ $S(1)$ ખોટું હોય.
12
MediumMCQ
જ્યારે $P$ એક પ્રાકૃતિક સંખ્યા હોય,ત્યારે ${P^{n + 1}} + {(P + 1)^{2n - 1}}$ એ કોના વડે વિભાજ્ય છે?
A
$P$
B
${P^2} + P$
C
${P^2} + P + 1$
D
${P^2} - 1$

Solution

(C) $n = 1$ માટે,આપણને મળે છે,
${P^{1 + 1}} + {(P + 1)^{2(1) - 1}} = {P^2} + {(P + 1)^1} = {P^2} + P + 1$.
આ પદ ${P^2} + P + 1$ વડે વિભાજ્ય છે.
ધારો કે આપેલ પરિણામ $n = m \in N$ માટે સાચું છે,એટલે કે,${P^{m + 1}} + {(P + 1)^{2m - 1}} = k({P^2} + P + 1)$ કોઈ $k \in N$ માટે .....$(i)$
હવે,$n = m + 1$ માટે:
${P^{(m + 1) + 1}} + {(P + 1)^{2(m + 1) - 1}} = {P^{m + 2}} + {(P + 1)^{2m + 1}} = {P^{m + 2}} + {(P + 1)^2}{(P + 1)^{2m - 1}}$.
સમીકરણ $(i)$ નો ઉપયોગ કરીને,${(P + 1)^{2m - 1}} = k({P^2} + P + 1) - {P^{m + 1}}$ મૂકતા:
$= {P^{m + 2}} + {(P + 1)^2}[k({P^2} + P + 1) - {P^{m + 1}}]
= {P^{m + 2}} + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1) - {(P + 1)^2}{P^{m + 1}}
= {P^{m + 1}}[P - {(P + 1)^2}] + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1)
= {P^{m + 1}}[P - ({P^2} + 2P + 1)] + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1)
= {P^{m + 1}}[-{P^2} - P - 1] + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1)
= -{P^{m + 1}}({P^2} + P + 1) + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1)
= ({P^2} + P + 1)[k{(P + 1)^2} - {P^{m + 1}}]$.
આ ${P^2} + P + 1$ નો ગુણક હોવાથી,પરિણામ $n = m + 1$ માટે સાચું છે.
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,પરિણામ તમામ $n \in N$ માટે સાચું છે.
13
MediumMCQ
આપેલ ${U_{n + 1}} = 3{U_n} - 2{U_{n - 1}}$ અને ${U_0} = 2$,${U_1} = 3$ હોય,તો તમામ $n \in N$ માટે ${U_n}$ ની કિંમત શોધો.
A
${2^n} + 1$
B
${2^n} - 1$
C
$0$
D
આમાંથી કોઈ નહીં

Solution

(A) પગલું $I$: આપેલ સંબંધ ${U_{n + 1}} = 3{U_n} - 2{U_{n - 1}}$ જ્યાં ${U_0} = 2$ અને ${U_1} = 3$ છે.
$n = 1$ માટે,${U_2} = 3{U_1} - 2{U_0} = 3(3) - 2(2) = 5$ મળે.
વિકલ્પ $(A)$ ${U_n} = {2^n} + 1$ ચકાસતા:
$n = 0$ માટે,${U_0} = {2^0} + 1 = 2$ (સાચું).
$n = 1$ માટે,${U_1} = {2^1} + 1 = 3$ (સાચું).
$n = 2$ માટે,${U_2} = {2^2} + 1 = 5$ (સાચું).
પગલું $II$: ધારો કે ${U_k} = {2^k} + 1$ અને ${U_{k - 1}} = {2^{k - 1}} + 1$ સત્ય છે.
પગલું $III$: $n = k$ માટે સંબંધનો ઉપયોગ કરતા:
${U_{k + 1}} = 3({2^k} + 1) - 2({2^{k - 1}} + 1) = 3 \cdot {2^k} + 3 - {2^k} - 2 = 2 \cdot {2^k} + 1 = {2^{k + 1}} + 1$.
આમ,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત મુજબ,તમામ $n \in N \cup \{0\}$ માટે ${U_n} = {2^n} + 1$ સત્ય છે.
14
AdvancedMCQ
ધારો કે $P(n) : 3^n < n!$ એ $n \in N$ માટે $n \geq \lambda$ માટે સત્ય છે. $\lambda$ ની ન્યૂનતમ કિંમત શોધો.
A
$7$
B
$9$
C
$13$
D
નિર્ધારિત કરી શકાતું નથી

Solution

(A) આપણે $\lambda \in N$ ની એવી ન્યૂનતમ કિંમત શોધવી છે કે જેથી તમામ $n \geq \lambda$ માટે $3^n < n!$ થાય.
$n$ ની કિંમતો તપાસતા:
$n=1$ માટે: $3^1 = 3, 1! = 1$. ($3 < 1$ અસત્ય છે)
$n=6$ માટે: $3^6 = 729, 6! = 720$. ($729 < 720$ અસત્ય છે)
$n=7$ માટે: $3^7 = 2187, 7! = 5040$. ($2187 < 5040$ સત્ય છે)
આમ,$\lambda$ ની ન્યૂનતમ કિંમત $7$ છે.
15
DifficultMCQ
વિધાન ધ્યાનમાં લો: $P(n): n^2 - n + 41$ એ અવિભાજ્ય સંખ્યા છે. તો નીચેનામાંથી કયું સાચું છે?
A
$P(3)$ અને $P(5)$ બંને સાચા છે
B
$P(3)$ ખોટું છે પણ $P(5)$ સાચું છે
C
$P(3)$ અને $P(5)$ બંને ખોટા છે
D
$P(5)$ ખોટું છે પણ $P(3)$ સાચું છે

Solution

(A) આપેલ વિધાન $P(n) = n^2 - n + 41$ છે.
$n = 3$ માટે:
$P(3) = 3^2 - 3 + 41 = 9 - 3 + 41 = 47$.
$47$ એ અવિભાજ્ય સંખ્યા હોવાથી,$P(3)$ સાચું છે.
$n = 5$ માટે:
$P(5) = 5^2 - 5 + 41 = 25 - 5 + 41 = 61$.
$61$ એ અવિભાજ્ય સંખ્યા હોવાથી,$P(5)$ સાચું છે.
તેથી,$P(3)$ અને $P(5)$ બંને સાચા છે.
16
Medium
બધા $n \ge 1$ માટે,સાબિત કરો કે $1^{2}+2^{2}+3^{2}+4^{2}+\ldots+n^{2}=\frac{n(n+1)(2 n+1)}{6}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 1^{2}+2^{2}+\ldots+n^{2}=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$
$n=1$ માટે,$P(1): 1^{2} = \frac{1(1+1)(2 \times 1+1)}{6} = \frac{1 \times 2 \times 3}{6} = 1,$ જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$1^{2}+2^{2}+\ldots+k^{2}=\frac{k(k+1)(2k+1)}{6} \quad \dots(1)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
પ્રથમ $(k+1)$ પદોનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$(1^{2}+2^{2}+\ldots+k^{2})+(k+1)^{2} = \frac{k(k+1)(2k+1)}{6} + (k+1)^{2} \quad [(1) \text{ નો ઉપયોગ કરતા}]$
$= \frac{(k+1)[k(2k+1) + 6(k+1)]}{6}$
$= \frac{(k+1)[2k^{2}+7k+6]}{6}$
$= \frac{(k+1)(k+2)(2k+3)}{6}$
$= \frac{(k+1)((k+1)+1)(2(k+1)+1)}{6}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \ge 1$ માટે સત્ય છે.
17
Medium
સાબિત કરો કે તમામ ધન પૂર્ણાંકો $n$ માટે $2^n > n$ છે.

Solution

ધારો કે $P(n): 2^n > n$.
પગલું $1$: $n = 1$ માટે,$2^1 = 2 > 1$. તેથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે $2^k > k$ ..............$(1)$.
પગલું $3$: હવે આપણે સાબિત કરીશું કે જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
$(1)$ ની બંને બાજુ $2$ વડે ગુણતા,આપણને મળે છે:
$2 \cdot 2^k > 2k$
$2^{k+1} > 2k$
કારણ કે $k \geq 1$,તેથી $k + k \geq k + 1$.
આમ,$2k = k + k > k + 1$.
તેથી,$2^{k+1} > k + 1$.
નિષ્કર્ષ: જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ સત્ય છે. તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,દરેક ધન પૂર્ણાંક $n$ માટે $P(n)$ સત્ય છે.
18
Medium
બધા $n \ge 1$ માટે,સાબિત કરો કે: $\frac{1}{1 \times 2} + \frac{1}{2 \times 3} + \frac{1}{3 \times 4} + \ldots + \frac{1}{n(n+1)} = \frac{n}{n+1}$

Solution

ધારો કે $P(n)$ એ વિધાન છે: $\frac{1}{1 \times 2} + \frac{1}{2 \times 3} + \frac{1}{3 \times 4} + \ldots + \frac{1}{n(n+1)} = \frac{n}{n+1}$.
પગલું $1$: $n = 1$ માટે,ડાબી બાજુ $\frac{1}{1 \times 2} = \frac{1}{2}$ છે અને જમણી બાજુ $\frac{1}{1+1} = \frac{1}{2}$ છે. ડાબી બાજુ = જમણી બાજુ હોવાથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ પ્રાકૃતિક સંખ્યા $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે $\frac{1}{1 \times 2} + \frac{1}{2 \times 3} + \ldots + \frac{1}{k(k+1)} = \frac{k}{k+1}$ $(1)$.
પગલું $3$: આપણે સાબિત કરવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $\frac{1}{1 \times 2} + \ldots + \frac{1}{k(k+1)} + \frac{1}{(k+1)(k+2)} = \frac{k+1}{k+2}$.
$P(k+1)$ ની ડાબી બાજુથી શરૂ કરતા:
$= \left[ \frac{1}{1 \times 2} + \ldots + \frac{1}{k(k+1)} \right] + \frac{1}{(k+1)(k+2)}$
$= \frac{k}{k+1} + \frac{1}{(k+1)(k+2)}$ ($(1)$ નો ઉપયોગ કરતા)
$= \frac{k(k+2) + 1}{(k+1)(k+2)} = \frac{k^2 + 2k + 1}{(k+1)(k+2)} = \frac{(k+1)^2}{(k+1)(k+2)} = \frac{k+1}{k+2}$.
આમ,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત મુજબ,$P(n)$ એ બધા $n \ge 1$ માટે સત્ય છે.
19
Medium
દરેક ધન પૂર્ણાંક $n$ માટે,સાબિત કરો કે $7^{n}-3^{n}$ એ $4$ વડે વિભાજ્ય છે.

Solution

(N/A) ધારો કે વિધાન $P(n): 7^{n} - 3^{n}$ એ $4$ વડે વિભાજ્ય છે.
પગલું $1$: $n = 1$ માટે ચકાસો.
$P(1): 7^{1} - 3^{1} = 4,$ જે $4$ વડે વિભાજ્ય છે. તેથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ પ્રાકૃતિક સંખ્યા $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે.
$P(k): 7^{k} - 3^{k} = 4d,$ જ્યાં $d \in \mathbb{N}.$
પગલું $3$: સાબિત કરો કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$7^{k+1} - 3^{k+1} = 7 \cdot 7^{k} - 3 \cdot 3^{k}$
$= 7 \cdot 7^{k} - 7 \cdot 3^{k} + 7 \cdot 3^{k} - 3 \cdot 3^{k}$
$= 7(7^{k} - 3^{k}) + (7 - 3) \cdot 3^{k}$
$= 7(4d) + 4 \cdot 3^{k}$
$= 4(7d + 3^{k})$
આમ,$4(7d + 3^{k})$ એ $4$ નો ગુણક હોવાથી,$P(k+1)$ સત્ય છે.
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત મુજબ,દરેક ધન પૂર્ણાંક $n$ માટે $7^{n} - 3^{n}$ એ $4$ વડે વિભાજ્ય છે.
20
Difficult
સાબિત કરો કે તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n$ માટે $(1 + x)^n \ge (1 + nx),$ જ્યાં $x > -1.$

Solution

(N/A) ધારો કે $P(n)$ એ આપેલ વિધાન છે,એટલે કે $P(n): (1 + x)^n \ge (1 + nx)$ જ્યાં $x > -1.$
આપણે નોંધીએ છીએ કે જ્યારે $n = 1$ હોય ત્યારે $P(n)$ સત્ય છે,કારણ કે $x > -1$ માટે $(1 + x) \ge (1 + x).$
ધારો કે $P(k): (1 + x)^k \ge (1 + kx)$ જ્યાં $x > -1$ સત્ય છે. $(1)$
આપણે સાબિત કરવા માંગીએ છીએ કે જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $x > -1$ માટે $P(k + 1)$ સત્ય છે. $(2)$
નિત્યસમ $(1 + x)^{k+1} = (1 + x)^k(1 + x)$ ધ્યાનમાં લો.
આપેલ છે કે $x > -1,$ તેથી $(1 + x) > 0.$
તેથી,$(1 + x)^k \ge (1 + kx)$ નો ઉપયોગ કરીને,આપણને મળે છે $(1 + x)^{k+1} \ge (1 + kx)(1 + x).$
એટલે કે,$(1 + x)^{k+1} \ge (1 + x + kx + kx^2).$ $(3)$
અહીં $k$ એ પ્રાકૃતિક સંખ્યા છે અને $x^2 \ge 0,$ તેથી $kx^2 \ge 0.$ તેથી,$(1 + x + kx + kx^2) \ge (1 + x + kx).$
અને તેથી આપણને મળે છે $(1 + x)^{k+1} \ge (1 + (1 + k)x).$
આમ,$(2)$ માંનું વિધાન સાબિત થાય છે. તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ માટે સત્ય છે.
21
Difficult
સાબિત કરો કે $2 \cdot 7^{n} + 3 \cdot 5^{n} - 5$ એ તમામ $n \in N$ માટે $24$ વડે વિભાજ્ય છે.

Solution

(N/A) ધારો કે વિધાન $P(n)$ આ મુજબ છે: $P(n): 2 \cdot 7^{n} + 3 \cdot 5^{n} - 5$ એ $24$ વડે વિભાજ્ય છે.
પગલું $1$: $n=1$ માટે,$2 \cdot 7^{1} + 3 \cdot 5^{1} - 5 = 14 + 15 - 5 = 24$,જે $24$ વડે વિભાજ્ય છે. તેથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે $P(k)$ કોઈ $k \in N$ માટે સત્ય છે,એટલે કે $2 \cdot 7^{k} + 3 \cdot 5^{k} - 5 = 24q$,જ્યાં $q \in N$. આથી $2 \cdot 7^{k} = 24q - 3 \cdot 5^{k} + 5$.
પગલું $3$: આપણે સાબિત કરવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $2 \cdot 7^{k+1} + 3 \cdot 5^{k+1} - 5$ એ $24$ વડે વિભાજ્ય છે.
$2 \cdot 7^{k+1} + 3 \cdot 5^{k+1} - 5 = 7(2 \cdot 7^{k}) + 15 \cdot 5^{k} - 5$ લો.
$2 \cdot 7^{k} = 24q - 3 \cdot 5^{k} + 5$ મૂકતા:
$= 7(24q - 3 \cdot 5^{k} + 5) + 15 \cdot 5^{k} - 5$
$= 168q - 21 \cdot 5^{k} + 35 + 15 \cdot 5^{k} - 5$
$= 168q - 6 \cdot 5^{k} + 30$
$= 168q - 6(5^{k} - 5)$.
$5^{k} - 5$ એ $4$ નો ગુણક હોવાથી,$5^{k} - 5 = 4m$ લેતા:
$= 168q - 6(4m) = 168q - 24m = 24(7q - m)$,જે $24$ વડે વિભાજ્ય છે.
આમ,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત મુજબ,$P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
22
Medium
સાબિત કરો કે $1^{2} + 2^{2} + \ldots + n^{2} > \frac{n^{3}}{3}$ દરેક $n \in N$ માટે.

Solution

ધારો કે $P(n)$ એ વિધાન છે: $1^{2} + 2^{2} + \ldots + n^{2} > \frac{n^{3}}{3}$.
પગલું $1$: $n = 1$ માટે,$1^{2} = 1$ અને $\frac{1^{3}}{3} = \frac{1}{3}$. $1 > \frac{1}{3}$ હોવાથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે $P(k)$ કોઈ $k \in N$ માટે સત્ય છે,એટલે કે $1^{2} + 2^{2} + \ldots + k^{2} > \frac{k^{3}}{3}$ $(1)$.
પગલું $3$: આપણે સાબિત કરવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $1^{2} + 2^{2} + \ldots + k^{2} + (k+1)^{2} > \frac{(k+1)^{3}}{3}$.
ડાબી બાજુથી શરૂ કરતા:
$1^{2} + 2^{2} + \ldots + k^{2} + (k+1)^{2} > \frac{k^{3}}{3} + (k+1)^{2}$ ($(1)$ નો ઉપયોગ કરતા)
$= \frac{k^{3} + 3(k^{2} + 2k + 1)}{3} = \frac{k^{3} + 3k^{2} + 6k + 3}{3}$
$= \frac{(k^{3} + 3k^{2} + 3k + 1) + 3k + 2}{3} = \frac{(k+1)^{3} + 3k + 2}{3}$
$k \in N$ માટે $3k + 2 > 0$ હોવાથી,$\frac{(k+1)^{3} + 3k + 2}{3} > \frac{(k+1)^{3}}{3}$.
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ દરેક $n \in N$ માટે સત્ય છે.
23
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને દરેક પ્રાકૃતિક સંખ્યા $n$ માટે ઘાતાંકનો નિયમ $(ab)^{n} = a^{n}b^{n}$ સાબિત કરો.

Solution

ધારો કે $P(n)$ એ આપેલ વિધાન છે:
$P(n) : (ab)^{n} = a^{n}b^{n}$
પગલું $1$: $n = 1$ માટે,$(ab)^{1} = ab$ અને $a^{1}b^{1} = ab$. તેથી $ab = ab$,એટલે કે $P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ પ્રાકૃતિક સંખ્યા $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે $(ab)^{k} = a^{k}b^{k}$ .......... $(1)$
પગલું $3$: આપણે સાબિત કરવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $(ab)^{k+1} = a^{k+1}b^{k+1}$.
$(ab)^{k+1} = (ab)^{k} \cdot (ab)$ લો.
ધારણા $(1)$ નો ઉપયોગ કરતા,$(ab)^{k+1} = (a^{k}b^{k}) \cdot (ab)$.
ગુણાકારના જૂથના અને ક્રમના ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરતા,$(ab)^{k+1} = (a^{k} \cdot a) \cdot (b^{k} \cdot b) = a^{k+1}b^{k+1}$.
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે. ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ એ તમામ $n \in \mathbb{N}$ માટે સત્ય છે.
24
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે:
$1+3+3^{2}+\ldots+3^{n-1}=\frac{3^{n}-1}{2}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 1+3+3^{2}+\ldots+3^{n-1}=\frac{3^{n}-1}{2}$
$n=1$ માટે,
$P(1): 1 = \frac{3^{1}-1}{2} = \frac{2}{2} = 1,$ જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$1+3+3^{2}+\ldots+3^{k-1} = \frac{3^{k}-1}{2}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$1+3+3^{2}+\ldots+3^{k-1}+3^{(k+1)-1}$
$= (1+3+3^{2}+\ldots+3^{k-1}) + 3^{k}$
$= \frac{3^{k}-1}{2} + 3^{k}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{3^{k}-1 + 2 \cdot 3^{k}}{2}$
$= \frac{(1+2) \cdot 3^{k} - 1}{2}$
$= \frac{3 \cdot 3^{k} - 1}{2}$
$= \frac{3^{k+1}-1}{2}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
25
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિતી આપો:
$1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+n^{3}=\left(\frac{n(n+1)}{2}\right)^{2}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+n^{3}=\left(\frac{n(n+1)}{2}\right)^{2}$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે
$P(1): 1^{3}=1=\left(\frac{1(1+1)}{2}\right)^{2}=\left(\frac{2}{2}\right)^{2}=1^{2}=1,$ જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+k^{3}=\left(\frac{k(k+1)}{2}\right)^{2}$ ........$(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
વિચારો
$1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+k^{3}+(k+1)^{3}$
$= \left(1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+k^{3}\right)+(k+1)^{3}$
$= \left(\frac{k(k+1)}{2}\right)^{2}+(k+1)^{3}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{k^{2}(k+1)^{2}}{4}+(k+1)^{3}$
$= \frac{k^{2}(k+1)^{2}+4(k+1)^{3}}{4}$
$= \frac{(k+1)^{2}\{k^{2}+4(k+1)\}}{4}$
$= \frac{(k+1)^{2}\{k^{2}+4k+4\}}{4}$
$= \frac{(k+1)^{2}(k+2)^{2}}{4}$
$= \left(\frac{(k+1)(k+2)}{2}\right)^{2}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
26
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું પ્રમાણ આપો:
$1+\frac{1}{(1+2)}+\frac{1}{(1+2+3)}+\ldots+\frac{1}{(1+2+3+\ldots+n)}=\frac{2n}{n+1}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 1+\frac{1}{1+2}+\frac{1}{1+2+3}+\ldots+\frac{1}{1+2+3+\ldots+n}=\frac{2n}{n+1}$
$n=1$ માટે,
$P(1): 1=\frac{2(1)}{1+1}=\frac{2}{2}=1$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$1+\frac{1}{1+2}+\ldots+\frac{1}{1+2+3+\ldots+k}=\frac{2k}{k+1}$ .........$(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$S_{k+1} = \left(1+\frac{1}{1+2}+\ldots+\frac{1}{1+2+3+\ldots+k}\right)+\frac{1}{1+2+3+\ldots+k+(k+1)}$
$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા:
$S_{k+1} = \frac{2k}{k+1} + \frac{1}{\frac{(k+1)(k+2)}{2}}$ [કારણ કે $1+2+\ldots+n = \frac{n(n+1)}{2}$]
$S_{k+1} = \frac{2k}{k+1} + \frac{2}{(k+1)(k+2)}$
$S_{k+1} = \frac{2}{(k+1)} \left(k + \frac{1}{k+2}\right)$
$S_{k+1} = \frac{2}{(k+1)} \left(\frac{k^2+2k+1}{k+2}\right)$
$S_{k+1} = \frac{2}{(k+1)} \left(\frac{(k+1)^2}{k+2}\right)$
$S_{k+1} = \frac{2(k+1)}{k+2}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
27
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનું સાબિત કરો:
$1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + n(n+1)(n+2) = \frac{n(n+1)(n+2)(n+3)}{4}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે,
$P(n): 1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + n(n+1)(n+2) = \frac{n(n+1)(n+2)(n+3)}{4}$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે
$P(1): 1 \cdot 2 \cdot 3 = 6 = \frac{1(1+1)(1+2)(1+3)}{4} = \frac{1 \cdot 2 \cdot 3 \cdot 4}{4} = 6$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + k(k+1)(k+2) = \frac{k(k+1)(k+2)(k+3)}{4}$ ........$(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
વિચારો
$1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + k(k+1)(k+2) + (k+1)(k+2)(k+3)$
$= \{1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + k(k+1)(k+2)\} + (k+1)(k+2)(k+3)$
$= \frac{k(k+1)(k+2)(k+3)}{4} + (k+1)(k+2)(k+3)$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= (k+1)(k+2)(k+3) \left( \frac{k}{4} + 1 \right)$
$= \frac{(k+1)(k+2)(k+3)(k+4)}{4}$
$= \frac{(k+1)((k+1)+1)((k+1)+2)((k+1)+3)}{4}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
28
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું પ્રમાણ આપો:
$1 \cdot 3 + 2 \cdot 3^{2} + 3 \cdot 3^{3} + \ldots + n \cdot 3^{n} = \frac{(2n - 1) 3^{n+1} + 3}{4}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે,
$P(n): 1 \cdot 3 + 2 \cdot 3^{2} + 3 \cdot 3^{3} + \ldots + n \cdot 3^{n} = \frac{(2n - 1) 3^{n+1} + 3}{4}$
$n = 1$ માટે,
$P(1): 1 \cdot 3 = 3 = \frac{(2 \cdot 1 - 1) 3^{1+1} + 3}{4} = \frac{3^{2} + 3}{4} = \frac{12}{4} = 3$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે,
$1 \cdot 3 + 2 \cdot 3^{2} + 3 \cdot 3^{3} + \ldots + k \cdot 3^{k} = \frac{(2k - 1) 3^{k+1} + 3}{4}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$(1 \cdot 3 + 2 \cdot 3^{2} + \ldots + k \cdot 3^{k}) + (k+1) \cdot 3^{k+1}$
$= \frac{(2k - 1) 3^{k+1} + 3}{4} + (k+1) 3^{k+1}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{(2k - 1) 3^{k+1} + 3 + 4(k+1) 3^{k+1}}{4}$
$= \frac{3^{k+1} \{2k - 1 + 4k + 4\} + 3}{4}$
$= \frac{3^{k+1} \{6k + 3\} + 3}{4}$
$= \frac{3^{k+1} \cdot 3 \{2k + 1\} + 3}{4}$
$= \frac{3^{(k+1)+1} \{2(k+1) - 1\} + 3}{4}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
29
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિતી આપો:
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + 3 \cdot 4 + \ldots + n(n+1) = \frac{n(n+1)(n+2)}{3}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે,
$P(n): 1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + 3 \cdot 4 + \ldots + n(n+1) = \frac{n(n+1)(n+2)}{3}$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે:
$P(1): 1 \cdot 2 = 2 = \frac{1(1+1)(1+2)}{3} = \frac{1 \cdot 2 \cdot 3}{3} = 2$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે,
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + 3 \cdot 4 + \ldots + k(k+1) = \frac{k(k+1)(k+2)}{3}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + \ldots + k(k+1) + (k+1)(k+2)$
$= \frac{k(k+1)(k+2)}{3} + (k+1)(k+2)$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= (k+1)(k+2) \left( \frac{k}{3} + 1 \right)$
$= (k+1)(k+2) \left( \frac{k+3}{3} \right)$
$= \frac{(k+1)(k+2)(k+3)}{3}$
આ $P(k+1)$ નું સ્વરૂપ છે.
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
30
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે:
$1 \cdot 3 + 3 \cdot 5 + 5 \cdot 7 + \ldots + (2n - 1)(2n + 1) = \frac{n(4n^2 + 6n - 1)}{3}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 1 \cdot 3 + 3 \cdot 5 + 5 \cdot 7 + \ldots + (2n - 1)(2n + 1) = \frac{n(4n^2 + 6n - 1)}{3}$
$n = 1$ માટે,
$P(1): 1 \cdot 3 = 3 = \frac{1(4(1)^2 + 6(1) - 1)}{3} = \frac{4 + 6 - 1}{3} = \frac{9}{3} = 3$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$1 \cdot 3 + 3 \cdot 5 + 5 \cdot 7 + \ldots + (2k - 1)(2k + 1) = \frac{k(4k^2 + 6k - 1)}{3}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k + 1)$ સત્ય છે.
$(k + 1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$(1 \cdot 3 + 3 \cdot 5 + \ldots + (2k - 1)(2k + 1)) + (2(k + 1) - 1)(2(k + 1) + 1)$
$= \frac{k(4k^2 + 6k - 1)}{3} + (2k + 1)(2k + 3)$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{4k^3 + 6k^2 - k + 3(4k^2 + 8k + 3)}{3}$
$= \frac{4k^3 + 18k^2 + 23k + 9}{3}$
$= \frac{(k + 1)(4(k + 1)^2 + 6(k + 1) - 1)}{3}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k + 1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
31
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિતી આપો:
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 2^{2} + 3 \cdot 2^{3} + \ldots + n \cdot 2^{n} = (n-1) 2^{n+1} + 2$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 1 \cdot 2 + 2 \cdot 2^{2} + 3 \cdot 2^{3} + \ldots + n \cdot 2^{n} = (n-1) 2^{n+1} + 2$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે
$P(1): 1 \cdot 2 = 2 = (1-1) 2^{1+1} + 2 = 0 + 2 = 2$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 2^{2} + 3 \cdot 2^{3} + \ldots + k \cdot 2^{k} = (k-1) 2^{k+1} + 2$ ........$(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
વિચારો
$\{1 \cdot 2 + 2 \cdot 2^{2} + 3 \cdot 2^{3} + \ldots + k \cdot 2^{k}\} + (k+1) \cdot 2^{k+1}$
$= (k-1) 2^{k+1} + 2 + (k+1) 2^{k+1}$
$= 2^{k+1} \{(k-1) + (k+1)\} + 2$
$= 2^{k+1} \cdot (2k) + 2$
$= k \cdot 2^{(k+1)+1} + 2$
$= \{(k+1)-1\} 2^{(k+1)+1} + 2$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
32
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિત કરો:
$\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\ldots+\frac{1}{2^{n}}=1-\frac{1}{2^{n}}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): \frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\ldots+\frac{1}{2^{n}}=1-\frac{1}{2^{n}}$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે
$P(1): \frac{1}{2}=1-\frac{1}{2^{1}}=\frac{1}{2}$,જે સત્ય છે.
ધારો કે $P(k)$ કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે સત્ય છે,એટલે કે
$\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\ldots+\frac{1}{2^{k}}=1-\frac{1}{2^{k}}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
વિચારો
$\left(\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\ldots+\frac{1}{2^{k}}\right)+\frac{1}{2^{k+1}}$
$= \left(1-\frac{1}{2^{k}}\right)+\frac{1}{2^{k+1}}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરીને]
$= 1 - \frac{1}{2^{k}} + \frac{1}{2^{k+1}}$
$= 1 - \left(\frac{2}{2^{k+1}} - \frac{1}{2^{k+1}}\right)$
$= 1 - \frac{1}{2^{k+1}}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
33
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિતી આપો:
$\frac{1}{2 \times 5} + \frac{1}{5 \times 8} + \frac{1}{8 \times 11} + \ldots + \frac{1}{(3n-1)(3n+2)} = \frac{n}{6n+4}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): \frac{1}{2 \times 5} + \frac{1}{5 \times 8} + \frac{1}{8 \times 11} + \ldots + \frac{1}{(3n-1)(3n+2)} = \frac{n}{6n+4}$
$n=1$ માટે,
$P(1): \frac{1}{2 \times 5} = \frac{1}{10} = \frac{1}{6(1)+4} = \frac{1}{10}$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$P(k): \frac{1}{2 \times 5} + \frac{1}{5 \times 8} + \ldots + \frac{1}{(3k-1)(3k+2)} = \frac{k}{6k+4}$ ..........$(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$\frac{1}{2 \times 5} + \ldots + \frac{1}{(3k-1)(3k+2)} + \frac{1}{\{3(k+1)-1\}\{3(k+1)+2\}}$
$= \frac{k}{6k+4} + \frac{1}{(3k+2)(3k+5)}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{k}{2(3k+2)} + \frac{1}{(3k+2)(3k+5)}$
$= \frac{1}{3k+2} \left( \frac{k}{2} + \frac{1}{3k+5} \right)$
$= \frac{1}{3k+2} \left( \frac{k(3k+5) + 2}{2(3k+5)} \right)$
$= \frac{1}{3k+2} \left( \frac{3k^2 + 5k + 2}{2(3k+5)} \right)$
$= \frac{1}{3k+2} \left( \frac{(3k+2)(k+1)}{2(3k+5)} \right)$
$= \frac{k+1}{2(3k+5)} = \frac{k+1}{6k+10}$
$= \frac{k+1}{6(k+1)+4}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
34
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિતી આપો:
$\frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3} + \frac{1}{2 \cdot 3 \cdot 4} + \frac{1}{3 \cdot 4 \cdot 5} + \ldots + \frac{1}{n(n+1)(n+2)} = \frac{n(n+3)}{4(n+1)(n+2)}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): \frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3} + \frac{1}{2 \cdot 3 \cdot 4} + \ldots + \frac{1}{n(n+1)(n+2)} = \frac{n(n+3)}{4(n+1)(n+2)}$
$n=1$ માટે,
$P(1): \frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3} = \frac{1(1+3)}{4(1+1)(1+2)} = \frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3},$ જે સત્ય છે.
ધારો કે $P(k)$ કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે સત્ય છે,એટલે કે
$\frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3} + \ldots + \frac{1}{k(k+1)(k+2)} = \frac{k(k+3)}{4(k+1)(k+2)}$ ........$(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$= \frac{k(k+3)}{4(k+1)(k+2)} + \frac{1}{(k+1)(k+2)(k+3)}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{1}{(k+1)(k+2)} \left\{ \frac{k(k+3)^2 + 4}{4(k+3)} \right\} = \frac{(k+1)(k+4)}{4(k+2)(k+3)}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
35
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિત કરો:
$a + ar + ar^{2} + \ldots + ar^{n-1} = \frac{a(r^{n} - 1)}{r - 1}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): a + ar + ar^{2} + \ldots + ar^{n-1} = \frac{a(r^{n} - 1)}{r - 1}$
$n = 1$ માટે,આપણી પાસે છે
$P(1): a = \frac{a(r^{1} - 1)}{r - 1} = a$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$a + ar + ar^{2} + \ldots + ar^{k-1} = \frac{a(r^{k} - 1)}{r - 1}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
પ્રથમ $(k+1)$ પદોનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$(a + ar + ar^{2} + \ldots + ar^{k-1}) + ar^{(k+1)-1}$
$= \frac{a(r^{k} - 1)}{r - 1} + ar^{k}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{a(r^{k} - 1) + ar^{k}(r - 1)}{r - 1}$
$= \frac{ar^{k} - a + ar^{k+1} - ar^{k}}{r - 1}$
$= \frac{ar^{k+1} - a}{r - 1}$
$= \frac{a(r^{k+1} - 1)}{r - 1}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
36
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિતી આપો:
$\left(1+\frac{3}{1}\right)\left(1+\frac{5}{4}\right)\left(1+\frac{7}{9}\right) \dots \left(1+\frac{2n+1}{n^{2}}\right)=(n+1)^{2}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): \left(1+\frac{3}{1}\right)\left(1+\frac{5}{4}\right)\left(1+\frac{7}{9}\right) \dots \left(1+\frac{2n+1}{n^{2}}\right)=(n+1)^{2}$
$n=1$ માટે,
$P(1): \left(1+\frac{3}{1}\right) = 4 = (1+1)^{2} = 2^{2} = 4$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$\left(1+\frac{3}{1}\right)\left(1+\frac{5}{4}\right)\left(1+\frac{7}{9}\right) \dots \left(1+\frac{2k+1}{k^{2}}\right)=(k+1)^{2}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો ગુણાકાર ધ્યાનમાં લો:
$\left[\left(1+\frac{3}{1}\right)\left(1+\frac{5}{4}\right) \dots \left(1+\frac{2k+1}{k^{2}}\right)\right] \left\{1+\frac{2(k+1)+1}{(k+1)^{2}}\right\}$
$= (k+1)^{2} \left(1+\frac{2k+3}{(k+1)^{2}}\right)$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= (k+1)^{2} \left[\frac{(k+1)^{2} + 2k + 3}{(k+1)^{2}}\right]$
$= (k+1)^{2} + 2k + 3$
$= k^{2} + 2k + 1 + 2k + 3 = k^{2} + 4k + 4$
$= (k+2)^{2} = \{(k+1)+1\}^{2}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
37
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે:
$\left(1+\frac{1}{1}\right)\left(1+\frac{1}{2}\right)\left(1+\frac{1}{3}\right) \dots\left(1+\frac{1}{n}\right)=(n+1)$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): \left(1+\frac{1}{1}\right)\left(1+\frac{1}{2}\right)\left(1+\frac{1}{3}\right) \dots\left(1+\frac{1}{n}\right)=(n+1)$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે
$P(1): \left(1+\frac{1}{1}\right) = 2 = (1+1)$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$P(k): \left(1+\frac{1}{1}\right)\left(1+\frac{1}{2}\right)\left(1+\frac{1}{3}\right) \dots\left(1+\frac{1}{k}\right)=(k+1)$ .........$(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
વિચારો
$\left[\left(1+\frac{1}{1}\right)\left(1+\frac{1}{2}\right)\left(1+\frac{1}{3}\right) \dots\left(1+\frac{1}{k}\right)\right]\left(1+\frac{1}{k+1}\right)$
$= (k+1)\left(1+\frac{1}{k+1}\right)$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= (k+1)\left[\frac{(k+1)+1}{k+1}\right]$
$= (k+1)+1$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
38
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિતી આપો:
$1^{2}+3^{2}+5^{2}+\ldots+(2n-1)^{2}=\frac{n(2n-1)(2n+1)}{3}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 1^{2}+3^{2}+5^{2}+\ldots+(2n-1)^{2}=\frac{n(2n-1)(2n+1)}{3}$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે
$P(1)=1^{2}=1=\frac{1(2(1)-1)(2(1)+1)}{3}=\frac{1 \times 1 \times 3}{3}=1$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$P(k): 1^{2}+3^{2}+5^{2}+\ldots+(2k-1)^{2}=\frac{k(2k-1)(2k+1)}{3}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$\left\{1^{2}+3^{2}+5^{2}+\ldots+(2k-1)^{2}\right\}+\{2(k+1)-1\}^{2}$
$= \frac{k(2k-1)(2k+1)}{3} + (2k+1)^{2}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{k(2k-1)(2k+1) + 3(2k+1)^{2}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{k(2k-1) + 3(2k+1)\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{2k^{2}-k+6k+3\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{2k^{2}+5k+3\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{2k^{2}+2k+3k+3\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{2k(k+1)+3(k+1)\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)(k+1)(2k+3)}{3}$
$= \frac{(k+1)\{2(k+1)-1\}\{2(k+1)+1\}}{3}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
39
Medium
બધા $n \in N$ માટે ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને નીચેનાનું સાબિતી આપો:
$\frac{1}{1 \cdot 4} + \frac{1}{4 \cdot 7} + \frac{1}{7 \cdot 10} + \ldots + \frac{1}{(3n-2)(3n+1)} = \frac{n}{3n+1}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે:
$P(n): \frac{1}{1 \cdot 4} + \frac{1}{4 \cdot 7} + \frac{1}{7 \cdot 10} + \ldots + \frac{1}{(3n-2)(3n+1)} = \frac{n}{3n+1}$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે:
$P(1): \frac{1}{1 \cdot 4} = \frac{1}{4}$ અને $\frac{1}{3(1)+1} = \frac{1}{4}$.
$\frac{1}{4} = \frac{1}{4}$ હોવાથી,$P(1)$ સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$P(k): \frac{1}{1 \cdot 4} + \frac{1}{4 \cdot 7} + \ldots + \frac{1}{(3k-2)(3k+1)} = \frac{k}{3k+1}$ $(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$\left\{ \frac{1}{1 \cdot 4} + \ldots + \frac{1}{(3k-2)(3k+1)} \right\} + \frac{1}{\{3(k+1)-2\}\{3(k+1)+1\}}$
$= \frac{k}{3k+1} + \frac{1}{(3k+1)(3k+4)}$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= \frac{1}{3k+1} \left\{ k + \frac{1}{3k+4} \right\}$
$= \frac{1}{3k+1} \left\{ \frac{k(3k+4) + 1}{3k+4} \right\}$
$= \frac{3k^2 + 4k + 1}{(3k+1)(3k+4)}$
$= \frac{(3k+1)(k+1)}{(3k+1)(3k+4)}$
$= \frac{k+1}{3k+4} = \frac{k+1}{3(k+1)+1}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ એ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
40
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિત કરો:
$\frac{1}{3 \times 5} + \frac{1}{5 \times 7} + \frac{1}{7 \times 9} + \ldots + \frac{1}{(2n+1)(2n+3)} = \frac{n}{3(2n+3)}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે:
$P(n): \frac{1}{3 \times 5} + \frac{1}{5 \times 7} + \frac{1}{7 \times 9} + \ldots + \frac{1}{(2n+1)(2n+3)} = \frac{n}{3(2n+3)}$
$n=1$ માટે,આપણી પાસે છે:
$P(1): \frac{1}{3 \times 5} = \frac{1}{3(2(1)+3)} = \frac{1}{3 \times 5}$,જે સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$P(k): \frac{1}{3 \times 5} + \frac{1}{5 \times 7} + \ldots + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)} = \frac{k}{3(2k+3)}$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$(k+1)$ પદો સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$\left[\frac{1}{3 \times 5} + \ldots + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)}\right] + \frac{1}{(2(k+1)+1)(2(k+1)+3)}$
$= \frac{k}{3(2k+3)} + \frac{1}{(2k+3)(2k+5)}$
$= \frac{1}{2k+3} \left[ \frac{k}{3} + \frac{1}{2k+5} \right]$
$= \frac{1}{2k+3} \left[ \frac{k(2k+5) + 3}{3(2k+5)} \right]$
$= \frac{2k^2 + 5k + 3}{3(2k+3)(2k+5)}$
$= \frac{(k+1)(2k+3)}{3(2k+3)(2k+5)}$
$= \frac{k+1}{3(2k+5)} = \frac{k+1}{3(2(k+1)+3)}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
41
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું પ્રમાણ આપો:
$1+2+3+\ldots+n < \frac{1}{8}(2n+1)^{2}$

Solution

ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે,
$P(n): 1+2+3+\ldots+n < \frac{1}{8}(2n+1)^{2}$
પગલું $1$: $n=1$ માટે ચકાસો:
$1 < \frac{1}{8}(2(1)+1)^{2} = \frac{9}{8} = 1.125$
$1 < 1.125$ હોવાથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે,
$1+2+\ldots+k < \frac{1}{8}(2k+1)^{2}$ ...........$(i)$
પગલું $3$: સાબિત કરો કે $P(k+1)$ સત્ય છે:
$(k+1)$ સુધીનો સરવાળો ધ્યાનમાં લો:
$(1+2+\ldots+k) + (k+1) < \frac{1}{8}(2k+1)^{2} + (k+1)$
$= \frac{1}{8} \left\{ (2k+1)^{2} + 8(k+1) \right\}$
$= \frac{1}{8} \left\{ 4k^{2} + 4k + 1 + 8k + 8 \right\}$
$= \frac{1}{8} \left\{ 4k^{2} + 12k + 9 \right\}$
$= \frac{1}{8} (2k+3)^{2}$
$= \frac{1}{8} \{2(k+1)+1\}^{2}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
42
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે:
$n(n+1)(n+5)$ એ $3$ નો ગુણક છે.

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): n(n+1)(n+5)$ એ $3$ નો ગુણક છે.
પગલું $1$: $n=1$ માટે,$1(1+1)(1+5) = 1(2)(6) = 12$,જે $3$ નો ગુણક છે. આમ,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે $k(k+1)(k+5) = 3m$,જ્યાં $m \in N$.
પગલું $3$: આપણે સાબિત કરવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $(k+1)(k+2)(k+6)$ એ $3$ નો ગુણક છે.
$(k+1)(k+2)(k+6) = (k^2+3k+2)(k+6) = k^3 + 9k^2 + 20k + 12$
$= (k^3 + 6k^2 + 5k) + (3k^2 + 15k + 12)$
$= k(k+1)(k+5) + 3(k^2 + 5k + 4)$
અહીં $k(k+1)(k+5)$ એ $3$ નો ગુણક છે (ધારણા મુજબ) અને $3(k^2+5k+4)$ પણ $3$ નો ગુણક છે,તેથી તેમનો સરવાળો પણ $3$ નો ગુણક થાય.
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત મુજબ,$P(n)$ એ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
43
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે:
$10^{2n-1} + 1$ એ $11$ વડે વિભાજ્ય છે.

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 10^{2n-1} + 1$ એ $11$ વડે વિભાજ્ય છે.
પગલું $1$: $n = 1$ માટે ચકાસો.
$P(1) = 10^{2(1)-1} + 1 = 10^1 + 1 = 11$,જે $11$ વડે વિભાજ્ય છે.
આમ,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે.
$10^{2k-1} + 1 = 11m$,જ્યાં $m \in N$ --- $(i)$
પગલું $3$: સાબિત કરો કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$10^{2(k+1)-1} + 1 = 10^{2k+2-1} + 1 = 10^{2k+1} + 1$ ધ્યાનમાં લો.
$= 10^2 \cdot 10^{2k-1} + 1$
$= 100 \cdot (11m - 1) + 1$ [$(i)$ પરથી,$10^{2k-1} = 11m - 1$]
$= 1100m - 100 + 1$
$= 1100m - 99$
$= 11(100m - 9)$.
$11(100m - 9)$ એ $11$ નો ગુણક હોવાથી,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
આમ,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ એ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
44
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે,$x^{2n}-y^{2n}$ એ $x+y$ વડે વિભાજ્ય છે.

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે $P(n): x^{2n}-y^{2n}$ એ $x+y$ વડે વિભાજ્ય છે.
પગલું $1$: $n=1$ માટે ચકાસો.
$P(1): x^{2(1)}-y^{2(1)} = x^2-y^2 = (x+y)(x-y)$,જે સ્પષ્ટપણે $(x+y)$ વડે વિભાજ્ય છે. આમ,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે $x^{2k}-y^{2k} = m(x+y)$ કોઈ પૂર્ણાંક $m$ માટે. .......$(i)$
પગલું $3$: સાબિત કરો કે $P(k+1)$ સત્ય છે.
$x^{2(k+1)}-y^{2(k+1)} = x^{2k} \cdot x^2 - y^{2k} \cdot y^2$ ધ્યાનમાં લો.
$= x^2(x^{2k} - y^{2k} + y^{2k}) - y^{2k} \cdot y^2$
$= x^2(x^{2k} - y^{2k}) + y^{2k}(x^2 - y^2)$
$= x^2[m(x+y)] + y^{2k}(x+y)(x-y)$ [$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા]
$= (x+y)[m x^2 + y^{2k}(x-y)]$.
કારણ કે $(x+y)$ એક અવયવ છે,તેથી જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
આમ,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
45
Difficult
સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે,$3^{2n+2} - 8n - 9$ એ $8$ વડે વિભાજ્ય છે,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને.

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે $P(n): 3^{2n+2} - 8n - 9$ એ $8$ વડે વિભાજ્ય છે.
પગલું $1$: $n = 1$ માટે,$3^{2(1)+2} - 8(1) - 9 = 81 - 17 = 64$. $64$ એ $8$ વડે વિભાજ્ય હોવાથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે $3^{2k+2} - 8k - 9 = 8m$ કોઈ $m \in N$ માટે. તેથી,$3^{2k+2} = 8m + 8k + 9$.
પગલું $3$: આપણે દર્શાવવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $3^{2(k+1)+2} - 8(k+1) - 9$ એ $8$ વડે વિભાજ્ય છે.
$3^{2k+4} - 8k - 8 - 9 = 3^2 \cdot 3^{2k+2} - 8k - 17$ ધ્યાનમાં લો.
$3^{2k+2} = 8m + 8k + 9$ મૂકતા:
$= 9(8m + 8k + 9) - 8k - 17$
$= 72m + 72k + 81 - 8k - 17$
$= 72m + 64k + 64$
$= 8(9m + 8k + 8)$.
આ $8$ નો ગુણક હોવાથી,$P(k+1)$ સત્ય છે.
આમ,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
46
Difficult
સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે,$41^{n}-14^{n}$ એ $27$ નો ગુણક છે,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને.

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે
$P(n): 41^{n}-14^{n}$ એ $27$ નો ગુણક છે.
$n=1$ માટે:
$41^{1}-14^{1} = 27$,જે $27$ નો ગુણક છે.
આમ,$P(1)$ સત્ય છે.
ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે
$41^{k}-14^{k} = 27m$,જ્યાં $m \in N$ ........$(i)$
હવે આપણે સાબિત કરીશું કે જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
$41^{k+1}-14^{k+1}$ ધ્યાનમાં લો:
$= 41 \cdot 41^{k} - 14 \cdot 14^{k}$
$= 41(41^{k} - 14^{k} + 14^{k}) - 14 \cdot 14^{k}$
$= 41(27m) + 41 \cdot 14^{k} - 14 \cdot 14^{k}$
$= 41 \cdot 27m + 14^{k}(41 - 14)$
$= 41 \cdot 27m + 27 \cdot 14^{k}$
$= 27(41m + 14^{k})$
$= 27r$,જ્યાં $r = (41m + 14^{k})$ એ પ્રાકૃતિક સંખ્યા છે.
તેથી,$41^{k+1}-14^{k+1}$ એ $27$ નો ગુણક છે.
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ એ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
47
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે નીચેની અસમતા સાચી છે:
$(2n + 7) < (n + 3)^{2}$

Solution

(N/A) ધારો કે આપેલ વિધાન $P(n)$ છે,એટલે કે,
$P(n): (2n + 7) < (n + 3)^{2}$
પગલું $1$: $n = 1$ માટે ચકાસો.
$2(1) + 7 = 9$ અને $(1 + 3)^{2} = 16$.
$9 < 16$ હોવાથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ ધન પૂર્ણાંક $k$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે,
$(2k + 7) < (k + 3)^{2}$ ..........$(i)$
પગલું $3$: હવે આપણે સાબિત કરીશું કે જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k + 1)$ પણ સત્ય છે.
$n = k + 1$ માટે પદાવલિ ધ્યાનમાં લો:
$2(k + 1) + 7 = (2k + 7) + 2$
$(i)$ નો ઉપયોગ કરતા:
$2(k + 1) + 7 < (k + 3)^{2} + 2$
$2(k + 1) + 7 < k^{2} + 6k + 9 + 2$
$2(k + 1) + 7 < k^{2} + 6k + 11$
તમામ $k \in N$ માટે $k^{2} + 6k + 11 < k^{2} + 8k + 16$ હોવાથી (કારણ કે $k \geq 1$ માટે $2k + 5 > 0$),
$2(k + 1) + 7 < (k + 4)^{2}$
$2(k + 1) + 7 < \{(k + 1) + 3\}^{2}$
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k + 1)$ પણ સત્ય છે.
તેથી,ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,વિધાન $P(n)$ તમામ પ્રાકૃતિક સંખ્યાઓ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
48
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને તમામ $n \in N$ માટે નીચેનાનું સાબિત કરો:
$\frac{1}{1 \cdot 3} + \frac{1}{3 \cdot 5} + \frac{1}{5 \cdot 7} + \ldots + \frac{1}{(2n-1)(2n+1)} = \frac{n}{2n+1}$

Solution

(N/A) ધારો કે $P(n)$ એ વિધાન છે: $\frac{1}{1 \cdot 3} + \frac{1}{3 \cdot 5} + \ldots + \frac{1}{(2n-1)(2n+1)} = \frac{n}{2n+1}$.
પગલું $1$: $n = 1$ માટે,$LHS$ $= \frac{1}{1 \cdot 3} = \frac{1}{3}$ અને $RHS$ $= \frac{1}{2(1)+1} = \frac{1}{3}$. $LHS$ $=$ $RHS$ હોવાથી,$P(1)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે કોઈ $k \in N$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે $\frac{1}{1 \cdot 3} + \ldots + \frac{1}{(2k-1)(2k+1)} = \frac{k}{2k+1}$.
પગલું $3$: $n = k+1$ માટે,આપણે સાબિત કરવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $\frac{1}{1 \cdot 3} + \ldots + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)} = \frac{k+1}{2k+3}$.
$LHS$ $= \left(\frac{1}{1 \cdot 3} + \ldots + \frac{1}{(2k-1)(2k+1)}\right) + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)}$
$= \frac{k}{2k+1} + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)}$
$= \frac{k(2k+3) + 1}{(2k+1)(2k+3)} = \frac{2k^2 + 3k + 1}{(2k+1)(2k+3)}$
$= \frac{(2k+1)(k+1)}{(2k+1)(2k+3)} = \frac{k+1}{2k+3} = \text{RHS}$.
આમ,જ્યારે $P(k)$ સત્ય હોય ત્યારે $P(k+1)$ પણ સત્ય છે. ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,$P(n)$ એ તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
49
Medium
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે:
$1+2+2^{2}+\ldots+2^{n}=2^{n+1}-1$

Solution

(N/A) ધારો કે $P(n): 1+2+2^2+\ldots+2^n = 2^{n+1}-1$ તમામ $n \in N$ માટે.
પગલું $I$: $n=1$ માટે,
$LHS$ $= 1+2^1 = 3$.
$RHS$ $= 2^{1+1}-1 = 2^2-1 = 4-1 = 3$.
$LHS$ $= RHS$ હોવાથી,વિધાન $n=1$ માટે સત્ય છે.
પગલું $II$: ધારો કે $P(k)$ કોઈ $k \in N$ માટે સત્ય છે,એટલે કે $1+2+2^2+\ldots+2^k = 2^{k+1}-1$.
પગલું $III$: $n=k+1$ માટે,આપણે સાબિત કરવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $1+2+2^2+\ldots+2^k+2^{k+1} = 2^{k+2}-1$.
$LHS$ $= (1+2+2^2+\ldots+2^k) + 2^{k+1}$.
પગલું $II$ ની ધારણાનો ઉપયોગ કરતા,$LHS$ $= (2^{k+1}-1) + 2^{k+1}$.
$= 2 \times 2^{k+1} - 1 = 2^{k+2}-1$.
$LHS$ $= RHS$ હોવાથી,વિધાન $n=k+1$ માટે પણ સત્ય છે.
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત દ્વારા,આ વિધાન તમામ $n \in N$ માટે સત્ય છે.
50
Difficult
ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને સાબિત કરો કે તમામ $n \in N$ માટે જ્યાં $n \geq 2$:
$\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right)\left(1-\frac{1}{3^{2}}\right)\left(1-\frac{1}{4^{2}}\right) \ldots \left(1-\frac{1}{n^{2}}\right)=\frac{n+1}{2n}$

Solution

ધારો કે $P(n)$ એ વિધાન છે: $\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right)\left(1-\frac{1}{3^{2}}\right) \ldots \left(1-\frac{1}{n^{2}}\right)=\frac{n+1}{2n}$.
પગલું $1$: $n=2$ માટે,ડાબી બાજુ $(LHS)$ = $\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right) = 1-\frac{1}{4} = \frac{3}{4}$.
જમણી બાજુ $(RHS)$ = $\frac{2+1}{2(2)} = \frac{3}{4}$.
$LHS$ = $RHS$ હોવાથી,$P(2)$ સત્ય છે.
પગલું $2$: ધારો કે $k \geq 2$ માટે $P(k)$ સત્ય છે,એટલે કે $\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right) \ldots \left(1-\frac{1}{k^{2}}\right) = \frac{k+1}{2k}$.
પગલું $3$: આપણે સાબિત કરવું છે કે $P(k+1)$ સત્ય છે,એટલે કે $\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right) \ldots \left(1-\frac{1}{(k+1)^{2}}\right) = \frac{k+2}{2(k+1)}$.
પગલું $2$ ની ધારણાનો ઉપયોગ કરતા:
$LHS$ = $\left(\frac{k+1}{2k}\right) \left(1-\frac{1}{(k+1)^{2}}\right) = \left(\frac{k+1}{2k}\right) \left(\frac{(k+1)^{2}-1}{(k+1)^{2}}\right)$.
$= \left(\frac{k+1}{2k}\right) \left(\frac{k^{2}+2k}{(k+1)^{2}}\right) = \left(\frac{k+1}{2k}\right) \left(\frac{k(k+2)}{(k+1)^{2}}\right)$.
$= \frac{k+2}{2(k+1)}$.
આમ,$P(k+1)$ સત્ય છે. ગાણિતિક અનુમાનના સિદ્ધાંત મુજબ,$P(n)$ એ તમામ $n \geq 2$ માટે સત્ય છે.

Mathematical induction — Mathematical induction · Frequently Asked Questions

1Are these Mathematical induction questions useful for JEE and NEET?

Yes. All questions in this section are mapped to JEE Main and NEET exam patterns. Previous year questions from JEE Main, NEET, GUJCET and state-level exams are included with full solutions.

2Can I switch to Hindi or Gujarati for these questions?

Yes. Use the language tabs in the hero section or the sidebar to view the same questions and solutions in English, Hindi or Gujarati.

3How do I generate a question paper from this subtopic?

Use the Vedclass Exam Paper Generator — select the chapter and subtopic, set difficulty, and generate Sets A, B, C, D automatically. First 3 chapters of every subject are free.

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D papers from this chapter in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo
For Teachers & Institutes

Generate a Mathematical induction Exam Paper in 2 Minutes

Select subtopic & difficulty — Sets A, B, C, D auto-generated with No Repeat logic.

First 3 chapters of every subject are free — no payment required.