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Mathematical induction Questions in Hindi

Class 11 Mathematics · Mathematical induction · Mathematical induction

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Showing 50 of 98 questions in Hindi

1
EasyMCQ
$n$ के सभी धनात्मक पूर्णांक मानों के लिए,${3^{2n}} - 2n + 1$ किससे विभाज्य है?
A
$2$
B
$4$
C
$8$
D
$12$

Solution

(A) माना $f(n) = 3^{2n} - 2n + 1$.
$n = 1$ के लिए,$f(1) = 3^{2(1)} - 2(1) + 1 = 8$.
$n = 2$ के लिए,$f(2) = 3^{2(2)} - 2(2) + 1 = 78$.
दोनों मान $2$ से विभाज्य हैं,इसलिए सही विकल्प $2$ है।
2
EasyMCQ
प्रत्येक प्राकृतिक संख्या $n$ के लिए,निम्नलिखित में से कौन सी असमिका सत्य है?
A
$n > 2^n$
B
$n < 2^n$
C
$n \ge 2^n$
D
$n \le 2^n$

Solution

(B) सही असमिका निर्धारित करने के लिए,हम पहली कुछ प्राकृतिक संख्याओं $n \in \{1, 2, 3, \dots\}$ के लिए परीक्षण करते हैं।
$n = 1$ के लिए: $1 < 2^1$ अर्थात $1 < 2$,जो सत्य है।
$n = 2$ के लिए: $2 < 2^2$ अर्थात $2 < 4$,जो सत्य है।
$n = 3$ के लिए: $3 < 2^3$ अर्थात $3 < 8$,जो सत्य है।
चूंकि $2^n$ घातांकीय रूप से बढ़ता है जबकि $n$ रैखिक रूप से बढ़ता है,इसलिए सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \ge 1$ के लिए $2^n$ हमेशा $n$ से बड़ा होगा।
अतः,असमिका $n < 2^n$ प्रत्येक प्राकृतिक संख्या $n$ के लिए सत्य है।
3
EasyMCQ
प्रत्येक $n \in N$ के लिए,निम्नलिखित में से कौन सा कथन सही है?
A
$2^n < n$
B
$n^2 > 2n$
C
$n^4 < 10^n$
D
$2^{3n} > 7n + 1$

Solution

(C) आइए $n = 1$ के लिए विकल्पों की जाँच करें:
$(a)$ $2^1 < 1 \implies 2 < 1$ (असत्य)
$(b)$ $1^2 > 2(1) \implies 1 > 2$ (असत्य)
$(c)$ $1^4 < 10^1 \implies 1 < 10$ (सत्य)
$(d)$ $2^{3(1)} > 7(1) + 1 \implies 8 > 8$ (असत्य)
अतः,$n \in N$ के लिए सही कथन $n^4 < 10^n$ है।
4
EasyMCQ
प्रत्येक धनात्मक पूर्णांक $n$ के लिए,${2^n} < n!$ कब होता है?
A
$n < 4$
B
$n \geq 4$
C
$n < 3$
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(B) यह निर्धारित करने के लिए कि ${2^n} < n!$ कब सत्य है,हम $n = 1$ से मानों की जाँच करते हैं:
$n = 1$ के लिए: ${2^1} = 2$,$1! = 1$. चूँकि $2 > 1$,स्थिति असत्य है।
$n = 2$ के लिए: ${2^2} = 4$,$2! = 2$. चूँकि $4 > 2$,स्थिति असत्य है।
$n = 3$ के लिए: ${2^3} = 8$,$3! = 6$. चूँकि $8 > 6$,स्थिति असत्य है।
$n = 4$ के लिए: ${2^4} = 16$,$4! = 24$. चूँकि $16 < 24$,स्थिति सत्य है।
$n = 5$ के लिए: ${2^5} = 32$,$5! = 120$. चूँकि $32 < 120$,स्थिति सत्य है।
अतः,असमिका ${2^n} < n!$ सभी पूर्णांकों $n \geq 4$ के लिए सत्य है।
5
EasyMCQ
$n$ के प्रत्येक धनात्मक पूर्णांक मान के लिए,${3^n} > {n^3}$ कब होता है?
A
$n > 2$
B
$n \geq 3$
C
$n \geq 4$
D
$n < 4$

Solution

(C) यह निर्धारित करने के लिए कि $n$ के किन मानों के लिए ${3^n} > {n^3}$ है,हम छोटे धनात्मक पूर्णांकों की जाँच करते हैं:
$n = 1$ के लिए: ${3^1} = 3$ और ${1^3} = 1$। चूँकि $3 > 1$,शर्त सत्य है।
$n = 2$ के लिए: ${3^2} = 9$ और ${2^3} = 8$। चूँकि $9 > 8$,शर्त सत्य है।
$n = 3$ के लिए: ${3^3} = 27$ और ${3^3} = 27$। यहाँ $27 = 27$ है,इसलिए शर्त ${3^n} > {n^3}$ सत्य नहीं है।
$n = 4$ के लिए: ${3^4} = 81$ और ${4^3} = 64$। चूँकि $81 > 64$,शर्त सत्य है।
$n = 5$ के लिए: ${3^5} = 243$ और ${5^3} = 125$। चूँकि $243 > 125$,शर्त सत्य है।
गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,यह दिखाया जा सकता है कि सभी $n \geq 4$ के लिए,असमिका ${3^n} > {n^3}$ सत्य है।
6
EasyMCQ
मान लीजिए कि $P(n)$ यह कथन दर्शाता है कि $n^2 + n$ विषम है। यह देखा गया है कि $P(n) \Rightarrow P(n + 1)$। $P(n)$ सभी के लिए सत्य है:
A
$n > 1$
B
$n$
C
$n > 2$
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(D) कथन $P(n)$ यह है कि $n^2 + n$ विषम है।
हम $n^2 + n = n(n + 1)$ लिख सकते हैं।
चूंकि $n$ और $n + 1$ क्रमागत पूर्णांक हैं,उनमें से एक सम और दूसरा विषम होना चाहिए।
एक सम संख्या और एक विषम संख्या का गुणनफल हमेशा सम होता है।
इसलिए,सभी प्राकृतिक संख्याओं $n$ के लिए $n^2 + n$ हमेशा सम होता है।
चूंकि कथन का दावा है कि $n^2 + n$ विषम है,इसलिए कथन $P(n)$ सभी $n \in \mathbb{N}$ के लिए गलत है।
अतः,ऐसा कोई $n$ नहीं है जिसके लिए $P(n)$ सत्य हो।
इसलिए,सही विकल्प $(d)$ है।
7
EasyMCQ
यदि $P(n) = 2 + 4 + 6 + \dots + 2n$,$n \in N$,है,तो $P(k) = k(k + 1) + 2 \implies P(k + 1) = (k + 1)(k + 2) + 2$ सभी $k \in N$ के लिए है। तो हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि $P(n) = n(n + 1) + 2$ किसके लिए है?
A
सभी $n \in N$ के लिए
B
$n > 1$
C
$n > 2$
D
कुछ नहीं कहा जा सकता

Solution

(D) दिया गया कथन $P(n) = 2 + 4 + 6 + \dots + 2n$ एक समांतर श्रेणी है जिसका योग $S_n = n(n + 1)$ है।
दिए गए आगमनात्मक चरण $P(k) = k(k + 1) + 2 \implies P(k + 1) = (k + 1)(k + 2) + 2$ का उपयोग करते हुए,हम $P(n) = n(n + 1) + 2$ सूत्र की वैधता का परीक्षण कर रहे हैं।
चूंकि पहली $n$ सम संख्याओं का वास्तविक योग $n(n + 1)$ है,इसलिए $P(n) = n(n + 1) + 2$ सूत्र सभी $n \in N$ के लिए गलत है।
इसलिए,प्रदान किया गया आगमनात्मक चरण किसी भी $n$ के लिए सूत्र को सिद्ध नहीं करता है,और इस प्रकार दी गई जानकारी से $P(n) = n(n + 1) + 2$ सूत्र की वैधता के बारे में कुछ नहीं कहा जा सकता है।
8
EasyMCQ
कथन $P(n): 1 \times 1! + 2 \times 2! + 3 \times 3! + \dots + n \times n! = (n + 1)! - 1$ है
A
सभी $n > 1$ के लिए सत्य
B
किसी भी $n$ के लिए सत्य नहीं
C
सभी $n \in \mathbb{N}$ के लिए सत्य
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(C) हम $n = 1$ के लिए कथन $P(n)$ की जाँच करते हैं:
$LHS = 1 \times 1! = 1$.
$RHS = (1 + 1)! - 1 = 2! - 1 = 2 - 1 = 1$.
चूँकि $LHS = RHS$,कथन $n = 1$ के लिए सत्य है।
मान लीजिए कि कथन $n = k$ के लिए सत्य है,अर्थात $1 \times 1! + 2 \times 2! + \dots + k \times k! = (k + 1)! - 1$.
$n = k + 1$ के लिए,हमारे पास है:
$(1 \times 1! + 2 \times 2! + \dots + k \times k!) + (k + 1) \times (k + 1)! = ((k + 1)! - 1) + (k + 1) \times (k + 1)!$.
$= (k + 1)! \times (1 + k + 1) - 1 = (k + 1)! \times (k + 2) - 1 = (k + 2)! - 1$.
यह $n = k + 1$ के लिए $(n + 1)! - 1$ के रूप से मेल खाता है।
अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन सभी $n \in \mathbb{N}$ के लिए सत्य है।
9
EasyMCQ
प्राकृत संख्याओं $n$ के वे मान जिनके लिए असमिका $2^n > 2n + 1$ मान्य है,हैं:
A
$n \ge 3$ के लिए
B
$n < 3$ के लिए
C
$n > 1$ के लिए
D
किसी भी $n$ के लिए

Solution

(A) हम प्राकृत संख्याओं $n = 1, 2, 3, 4, \dots$ के लिए असमिका $2^n > 2n + 1$ की जाँच करते हैं।
$n = 1$ के लिए: $2^1 = 2$ और $2(1) + 1 = 3$। चूँकि $2 > 3$ असत्य है,इसलिए $n = 1$ के लिए असमिका मान्य नहीं है।
$n = 2$ के लिए: $2^2 = 4$ और $2(2) + 1 = 5$। चूँकि $4 > 5$ असत्य है,इसलिए $n = 2$ के लिए असमिका मान्य नहीं है।
$n = 3$ के लिए: $2^3 = 8$ और $2(3) + 1 = 7$। चूँकि $8 > 7$ सत्य है,इसलिए $n = 3$ के लिए असमिका मान्य है।
$n = 4$ के लिए: $2^4 = 16$ और $2(4) + 1 = 9$। चूँकि $16 > 9$ सत्य है,इसलिए $n = 4$ के लिए असमिका मान्य है।
गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,यह दिखाया जा सकता है कि यह असमिका सभी $n \ge 3$ के लिए मान्य है।
10
EasyMCQ
मान लीजिए $P(n)$ एक कथन है और सभी प्राकृतिक संख्याओं $n$ के लिए $P(n) \implies P(n + 1)$ है,तो $P(n)$ सत्य है:
A
सभी $n$ के लिए
B
सभी $n > 1$ के लिए
C
सभी $n > m$ के लिए,जहाँ $m$ एक निश्चित धनात्मक पूर्णांक है
D
कुछ नहीं कहा जा सकता

Solution

(D) गणितीय आगमन के सिद्धांत के अनुसार,किसी कथन $P(n)$ के सभी प्राकृतिक संख्याओं $n$ के लिए सत्य होने हेतु दो शर्तों का पूरा होना आवश्यक है:
$1$. $P(1)$ सत्य होना चाहिए।
$2$. यदि $P(k)$ सत्य है,तो $P(k+1)$ भी सत्य होना चाहिए।
दिए गए प्रश्न में,केवल $P(n) \implies P(n+1)$ का निहितार्थ दिया गया है। आधार स्थिति (अर्थात $P(1)$ के सत्य होने) के बिना,हम यह निष्कर्ष नहीं निकाल सकते कि $P(n)$ किसी भी $n$ के लिए सत्य है। अतः,$P(n)$ की सत्यता के बारे में कुछ नहीं कहा जा सकता है।
11
MediumMCQ
मान लीजिए $S(k) = 1 + 3 + 5 + \dots + (2k - 1) = 3 + k^2$. तो निम्नलिखित में से कौन सा सत्य है?
A
सूत्र को सिद्ध करने के लिए गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग किया जा सकता है
B
$S(k) \not\Rightarrow S(k + 1)$
C
$S(k) \Rightarrow S(k + 1)$
D
$S(1)$ सही है

Solution

(C) दिया गया है $S(k) = 1 + 3 + 5 + \dots + (2k - 1) = 3 + k^2$.
$k = 1$ के लिए,$S(1) \Rightarrow 1 = 3 + 1^2 = 4$,जो असत्य है।
$k = 2$ के लिए,$S(2) \Rightarrow 1 + 3 = 3 + 2^2 = 7$,जो असत्य है।
अब,मान लें कि $S(k)$ सत्य है,अर्थात $1 + 3 + 5 + \dots + (2k - 1) = 3 + k^2$.
दोनों पक्षों में $(2(k + 1) - 1) = 2k + 1$ जोड़ने पर:
$1 + 3 + 5 + \dots + (2k - 1) + (2k + 1) = 3 + k^2 + 2k + 1 = 3 + (k + 1)^2$.
यह दर्शाता है कि $S(k) \Rightarrow S(k + 1)$ सत्य है,भले ही आधार चरण $S(1)$ असत्य हो।
12
MediumMCQ
जब $P$ एक प्राकृतिक संख्या है,तो ${P^{n + 1}} + {(P + 1)^{2n - 1}}$ किससे विभाज्य है?
A
$P$
B
${P^2} + P$
C
${P^2} + P + 1$
D
${P^2} - 1$

Solution

(C) $n = 1$ के लिए,हमें प्राप्त होता है,
${P^{1 + 1}} + {(P + 1)^{2(1) - 1}} = {P^2} + {(P + 1)^1} = {P^2} + P + 1$.
यह व्यंजक ${P^2} + P + 1$ से विभाज्य है।
मान लीजिए कि दिया गया परिणाम $n = m \in N$ के लिए सत्य है,अर्थात,${P^{m + 1}} + {(P + 1)^{2m - 1}} = k({P^2} + P + 1)$ किसी $k \in N$ के लिए .....$(i)$
अब,$n = m + 1$ के लिए:
${P^{(m + 1) + 1}} + {(P + 1)^{2(m + 1) - 1}} = {P^{m + 2}} + {(P + 1)^{2m + 1}} = {P^{m + 2}} + {(P + 1)^2}{(P + 1)^{2m - 1}}$.
समीकरण $(i)$ का उपयोग करते हुए,${(P + 1)^{2m - 1}} = k({P^2} + P + 1) - {P^{m + 1}}$ प्रतिस्थापित करने पर:
$= {P^{m + 2}} + {(P + 1)^2}[k({P^2} + P + 1) - {P^{m + 1}}]
= {P^{m + 2}} + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1) - {(P + 1)^2}{P^{m + 1}}
= {P^{m + 1}}[P - {(P + 1)^2}] + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1)
= {P^{m + 1}}[P - ({P^2} + 2P + 1)] + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1)
= {P^{m + 1}}[-{P^2} - P - 1] + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1)
= -{P^{m + 1}}({P^2} + P + 1) + {(P + 1)^2} \cdot k({P^2} + P + 1)
= ({P^2} + P + 1)[k{(P + 1)^2} - {P^{m + 1}}]$.
चूंकि यह ${P^2} + P + 1$ का एक गुणज है,इसलिए परिणाम $n = m + 1$ के लिए सत्य है।
गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,परिणाम सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
13
MediumMCQ
दिया गया है ${U_{n + 1}} = 3{U_n} - 2{U_{n - 1}}$ और ${U_0} = 2$,${U_1} = 3$,तो सभी $n \in N$ के लिए ${U_n}$ का मान है
A
${2^n} + 1$
B
${2^n} - 1$
C
$0$
D
इनमें से कोई नहीं

Solution

(A) चरण $I$: दिया गया संबंध ${U_{n + 1}} = 3{U_n} - 2{U_{n - 1}}$ है,जहाँ ${U_0} = 2$ और ${U_1} = 3$ है।
$n = 1$ के लिए,${U_2} = 3{U_1} - 2{U_0} = 3(3) - 2(2) = 5$ प्राप्त होता है।
विकल्प $(A)$ ${U_n} = {2^n} + 1$ की जाँच करने पर:
$n = 0$ के लिए,${U_0} = {2^0} + 1 = 2$ (सत्य)।
$n = 1$ के लिए,${U_1} = {2^1} + 1 = 3$ (सत्य)।
$n = 2$ के लिए,${U_2} = {2^2} + 1 = 5$ (सत्य)।
चरण $II$: मान लीजिए कि ${U_k} = {2^k} + 1$ और ${U_{k - 1}} = {2^{k - 1}} + 1$ सत्य है।
चरण $III$: $n = k$ के लिए संबंध का उपयोग करने पर:
${U_{k + 1}} = 3({2^k} + 1) - 2({2^{k - 1}} + 1) = 3 \cdot {2^k} + 3 - {2^k} - 2 = 2 \cdot {2^k} + 1 = {2^{k + 1}} + 1$।
अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,सभी $n \in N \cup \{0\}$ के लिए ${U_n} = {2^n} + 1$ सत्य है।
14
AdvancedMCQ
मान लीजिए $P(n) : 3^n < n!$ जहाँ $n \in N$,$n \geq \lambda$ के लिए सत्य है। $\lambda$ का न्यूनतम मान ज्ञात कीजिए।
A
$7$
B
$9$
C
$13$
D
निर्धारित नहीं किया जा सकता

Solution

(A) हमें $\lambda \in N$ का वह न्यूनतम मान ज्ञात करना है जिसके लिए सभी $n \geq \lambda$ के लिए $3^n < n!$ सत्य हो।
$n$ के मानों की जाँच करने पर:
$n=1$ के लिए: $3^1 = 3, 1! = 1$. ($3 < 1$ असत्य है)
$n=6$ के लिए: $3^6 = 729, 6! = 720$. ($729 < 720$ असत्य है)
$n=7$ के लिए: $3^7 = 2187, 7! = 5040$. ($2187 < 5040$ सत्य है)
अतः,$\lambda$ का न्यूनतम मान $7$ है।
15
DifficultMCQ
कथन पर विचार करें: $P(n): n^2 - n + 41$ एक अभाज्य संख्या है। तो निम्नलिखित में से कौन सा सत्य है?
A
$P(3)$ और $P(5)$ दोनों सत्य हैं
B
$P(3)$ असत्य है लेकिन $P(5)$ सत्य है
C
$P(3)$ और $P(5)$ दोनों असत्य हैं
D
$P(5)$ असत्य है लेकिन $P(3)$ सत्य है

Solution

(A) दिया गया कथन $P(n) = n^2 - n + 41$ है।
$n = 3$ के लिए:
$P(3) = 3^2 - 3 + 41 = 9 - 3 + 41 = 47$.
चूंकि $47$ एक अभाज्य संख्या है,इसलिए $P(3)$ सत्य है।
$n = 5$ के लिए:
$P(5) = 5^2 - 5 + 41 = 25 - 5 + 41 = 61$.
चूंकि $61$ एक अभाज्य संख्या है,इसलिए $P(5)$ सत्य है।
अतः,$P(3)$ और $P(5)$ दोनों सत्य हैं।
16
Medium
सभी $n \ge 1$ के लिए,सिद्ध कीजिए कि $1^{2}+2^{2}+3^{2}+4^{2}+\ldots+n^{2}=\frac{n(n+1)(2 n+1)}{6}$

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 1^{2}+2^{2}+\ldots+n^{2}=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6}$
$n=1$ के लिए,$P(1): 1^{2} = \frac{1(1+1)(2 \times 1+1)}{6} = \frac{1 \times 2 \times 3}{6} = 1,$ जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$1^{2}+2^{2}+\ldots+k^{2}=\frac{k(k+1)(2k+1)}{6} \quad \dots(1)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ भी सत्य है।
प्रथम $(k+1)$ पदों का योग लें:
$(1^{2}+2^{2}+\ldots+k^{2})+(k+1)^{2} = \frac{k(k+1)(2k+1)}{6} + (k+1)^{2} \quad [(1) \text{ का उपयोग करने पर}]$
$= \frac{(k+1)[k(2k+1) + 6(k+1)]}{6}$
$= \frac{(k+1)[2k^{2}+7k+6]}{6}$
$= \frac{(k+1)(k+2)(2k+3)}{6}$
$= \frac{(k+1)((k+1)+1)(2(k+1)+1)}{6}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \ge 1$ के लिए सत्य है।
17
Medium
सिद्ध कीजिए कि सभी धनात्मक पूर्णांकों $n$ के लिए $2^n > n$ है।

Solution

माना $P(n): 2^n > n$.
चरण $1$: $n = 1$ के लिए,$2^1 = 2 > 1$. अतः,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात $2^k > k$ ..............$(1)$.
चरण $3$: अब हम सिद्ध करेंगे कि जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है।
$(1)$ के दोनों पक्षों को $2$ से गुणा करने पर,हमें प्राप्त होता है:
$2 \cdot 2^k > 2k$
$2^{k+1} > 2k$
चूंकि $k \geq 1$,इसलिए $k + k \geq k + 1$.
अतः,$2k = k + k > k + 1$.
इसलिए,$2^{k+1} > k + 1$.
निष्कर्ष: जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ सत्य है। अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,प्रत्येक धनात्मक पूर्णांक $n$ के लिए $P(n)$ सत्य है।
18
Medium
सभी $n \ge 1$ के लिए,सिद्ध कीजिए कि: $\frac{1}{1 \times 2} + \frac{1}{2 \times 3} + \frac{1}{3 \times 4} + \ldots + \frac{1}{n(n+1)} = \frac{n}{n+1}$

Solution

माना $P(n)$ कथन है: $\frac{1}{1 \times 2} + \frac{1}{2 \times 3} + \frac{1}{3 \times 4} + \ldots + \frac{1}{n(n+1)} = \frac{n}{n+1}$.
चरण $1$: $n = 1$ के लिए,बायां पक्ष $\frac{1}{1 \times 2} = \frac{1}{2}$ है और दायां पक्ष $\frac{1}{1+1} = \frac{1}{2}$ है। चूंकि बायां पक्ष = दायां पक्ष,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी प्राकृतिक संख्या $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात $\frac{1}{1 \times 2} + \frac{1}{2 \times 3} + \ldots + \frac{1}{k(k+1)} = \frac{k}{k+1}$ $(1)$.
चरण $3$: हमें सिद्ध करना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $\frac{1}{1 \times 2} + \ldots + \frac{1}{k(k+1)} + \frac{1}{(k+1)(k+2)} = \frac{k+1}{k+2}$.
$P(k+1)$ के बाएं पक्ष से शुरू करते हुए:
$= \left[ \frac{1}{1 \times 2} + \ldots + \frac{1}{k(k+1)} \right] + \frac{1}{(k+1)(k+2)}$
$= \frac{k}{k+1} + \frac{1}{(k+1)(k+2)}$ ($(1)$ का उपयोग करते हुए)
$= \frac{k(k+2) + 1}{(k+1)(k+2)} = \frac{k^2 + 2k + 1}{(k+1)(k+2)} = \frac{(k+1)^2}{(k+1)(k+2)} = \frac{k+1}{k+2}$.
अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \ge 1$ के लिए सत्य है।
19
Medium
प्रत्येक धनात्मक पूर्णांक $n$ के लिए,सिद्ध कीजिए कि $7^{n}-3^{n}$ संख्या $4$ से विभाज्य है।

Solution

(N/A) माना कथन $P(n): 7^{n} - 3^{n}$ संख्या $4$ से विभाज्य है।
चरण $1$: $n = 1$ के लिए जाँच करें।
$P(1): 7^{1} - 3^{1} = 4,$ जो $4$ से विभाज्य है। अतः,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी प्राकृत संख्या $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है।
$P(k): 7^{k} - 3^{k} = 4d,$ जहाँ $d \in \mathbb{N}.$
चरण $3$: सिद्ध करें कि $P(k+1)$ सत्य है।
$7^{k+1} - 3^{k+1} = 7 \cdot 7^{k} - 3 \cdot 3^{k}$
$= 7 \cdot 7^{k} - 7 \cdot 3^{k} + 7 \cdot 3^{k} - 3 \cdot 3^{k}$
$= 7(7^{k} - 3^{k}) + (7 - 3) \cdot 3^{k}$
$= 7(4d) + 4 \cdot 3^{k}$
$= 4(7d + 3^{k})$
चूँकि $4(7d + 3^{k})$ संख्या $4$ का एक गुणज है,इसलिए $P(k+1)$ सत्य है।
गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,प्रत्येक धनात्मक पूर्णांक $n$ के लिए $7^{n} - 3^{n}$ संख्या $4$ से विभाज्य है।
20
Difficult
सिद्ध कीजिए कि सभी प्राकृतिक संख्याओं $n$ के लिए $(1 + x)^n \ge (1 + nx),$ जहाँ $x > -1.$

Solution

(N/A) माना $P(n)$ दिया गया कथन है,अर्थात $P(n): (1 + x)^n \ge (1 + nx)$ जहाँ $x > -1.$
हम देखते हैं कि जब $n = 1$ है तो $P(n)$ सत्य है,क्योंकि $x > -1$ के लिए $(1 + x) \ge (1 + x).$
माना कि $P(k): (1 + x)^k \ge (1 + kx)$ जहाँ $x > -1$ सत्य है। $(1)$
हम सिद्ध करना चाहते हैं कि जब भी $P(k)$ सत्य है,तो $x > -1$ के लिए $P(k + 1)$ सत्य है। $(2)$
सर्वसमिका $(1 + x)^{k+1} = (1 + x)^k(1 + x)$ पर विचार करें।
दिया गया है कि $x > -1,$ इसलिए $(1 + x) > 0.$
अतः,$(1 + x)^k \ge (1 + kx)$ का उपयोग करके,हमारे पास $(1 + x)^{k+1} \ge (1 + kx)(1 + x)$ है।
अर्थात,$(1 + x)^{k+1} \ge (1 + x + kx + kx^2).$ $(3)$
यहाँ $k$ एक प्राकृतिक संख्या है और $x^2 \ge 0,$ इसलिए $kx^2 \ge 0.$ अतः,$(1 + x + kx + kx^2) \ge (1 + x + kx).$
और इस प्रकार हमें $(1 + x)^{k+1} \ge (1 + (1 + k)x)$ प्राप्त होता है।
इस प्रकार,$(2)$ में दिया गया कथन सिद्ध होता है। अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं के लिए सत्य है।
21
Difficult
सिद्ध कीजिए कि $2 \cdot 7^{n} + 3 \cdot 5^{n} - 5$,सभी $n \in N$ के लिए $24$ से विभाज्य है।

Solution

(N/A) माना कथन $P(n)$ इस प्रकार है: $P(n): 2 \cdot 7^{n} + 3 \cdot 5^{n} - 5$,$24$ से विभाज्य है।
चरण $1$: $n=1$ के लिए,$2 \cdot 7^{1} + 3 \cdot 5^{1} - 5 = 14 + 15 - 5 = 24$,जो $24$ से विभाज्य है। अतः,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: माना $P(k)$ किसी $k \in N$ के लिए सत्य है,अर्थात $2 \cdot 7^{k} + 3 \cdot 5^{k} - 5 = 24q$,जहाँ $q \in N$ है। इससे $2 \cdot 7^{k} = 24q - 3 \cdot 5^{k} + 5$ प्राप्त होता है।
चरण $3$: हमें सिद्ध करना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $2 \cdot 7^{k+1} + 3 \cdot 5^{k+1} - 5$,$24$ से विभाज्य है।
$2 \cdot 7^{k+1} + 3 \cdot 5^{k+1} - 5 = 7(2 \cdot 7^{k}) + 15 \cdot 5^{k} - 5$ लें।
$2 \cdot 7^{k} = 24q - 3 \cdot 5^{k} + 5$ प्रतिस्थापित करने पर:
$= 7(24q - 3 \cdot 5^{k} + 5) + 15 \cdot 5^{k} - 5$
$= 168q - 21 \cdot 5^{k} + 35 + 15 \cdot 5^{k} - 5$
$= 168q - 6 \cdot 5^{k} + 30$
$= 168q - 6(5^{k} - 5)$।
चूँकि $5^{k} - 5$,$4$ का गुणज है,अतः $5^{k} - 5 = 4m$ लेने पर:
$= 168q - 6(4m) = 168q - 24m = 24(7q - m)$,जो $24$ से विभाज्य है।
अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
22
Medium
सिद्ध कीजिए कि $1^{2} + 2^{2} + \ldots + n^{2} > \frac{n^{3}}{3}$ सभी $n \in N$ के लिए।

Solution

माना $P(n)$ कथन है: $1^{2} + 2^{2} + \ldots + n^{2} > \frac{n^{3}}{3}$.
चरण $1$: $n = 1$ के लिए,$1^{2} = 1$ और $\frac{1^{3}}{3} = \frac{1}{3}$. चूंकि $1 > \frac{1}{3}$,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए $P(k)$ किसी $k \in N$ के लिए सत्य है,अर्थात $1^{2} + 2^{2} + \ldots + k^{2} > \frac{k^{3}}{3}$ $(1)$.
चरण $3$: हमें सिद्ध करना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $1^{2} + 2^{2} + \ldots + k^{2} + (k+1)^{2} > \frac{(k+1)^{3}}{3}$.
बाएँ पक्ष से शुरू करते हुए:
$1^{2} + 2^{2} + \ldots + k^{2} + (k+1)^{2} > \frac{k^{3}}{3} + (k+1)^{2}$ ($(1)$ का उपयोग करते हुए)
$= \frac{k^{3} + 3(k^{2} + 2k + 1)}{3} = \frac{k^{3} + 3k^{2} + 6k + 3}{3}$
$= \frac{(k^{3} + 3k^{2} + 3k + 1) + 3k + 2}{3} = \frac{(k+1)^{3} + 3k + 2}{3}$
चूंकि $k \in N$ के लिए $3k + 2 > 0$,इसलिए $\frac{(k+1)^{3} + 3k + 2}{3} > \frac{(k+1)^{3}}{3}$.
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
23
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके प्रत्येक प्राकृतिक संख्या $n$ के लिए घातांक नियम $(ab)^{n} = a^{n}b^{n}$ को सिद्ध कीजिए।

Solution

माना $P(n)$ दिया गया कथन है:
$P(n) : (ab)^{n} = a^{n}b^{n}$
चरण $1$: $n = 1$ के लिए,$(ab)^{1} = ab$ और $a^{1}b^{1} = ab$. चूँकि $ab = ab$,इसलिए $P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी प्राकृतिक संख्या $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात $(ab)^{k} = a^{k}b^{k}$ .......... $(1)$
चरण $3$: हमें सिद्ध करना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $(ab)^{k+1} = a^{k+1}b^{k+1}$.
$(ab)^{k+1} = (ab)^{k} \cdot (ab)$ पर विचार करें।
मान्यता $(1)$ का उपयोग करने पर,$(ab)^{k+1} = (a^{k}b^{k}) \cdot (ab)$.
गुणा के साहचर्य और क्रमविनिमेय गुणों का उपयोग करने पर,$(ab)^{k+1} = (a^{k} \cdot a) \cdot (b^{k} \cdot b) = a^{k+1}b^{k+1}$.
अतः,जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है। गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in \mathbb{N}$ के लिए सत्य है।
24
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए:
$1+3+3^{2}+\ldots+3^{n-1}=\frac{3^{n}-1}{2}$

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 1+3+3^{2}+\ldots+3^{n-1}=\frac{3^{n}-1}{2}$
$n=1$ के लिए,
$P(1): 1 = \frac{3^{1}-1}{2} = \frac{2}{2} = 1,$ जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$1+3+3^{2}+\ldots+3^{k-1} = \frac{3^{k}-1}{2}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक के योग पर विचार करें:
$1+3+3^{2}+\ldots+3^{k-1}+3^{(k+1)-1}$
$= (1+3+3^{2}+\ldots+3^{k-1}) + 3^{k}$
$= \frac{3^{k}-1}{2} + 3^{k}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{3^{k}-1 + 2 \cdot 3^{k}}{2}$
$= \frac{(1+2) \cdot 3^{k} - 1}{2}$
$= \frac{3 \cdot 3^{k} - 1}{2}$
$= \frac{3^{k+1}-1}{2}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
25
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+n^{3}=\left(\frac{n(n+1)}{2}\right)^{2}$

Solution

माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+n^{3}=\left(\frac{n(n+1)}{2}\right)^{2}$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है
$P(1): 1^{3}=1=\left(\frac{1(1+1)}{2}\right)^{2}=\left(\frac{2}{2}\right)^{2}=1^{2}=1,$ जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+k^{3}=\left(\frac{k(k+1)}{2}\right)^{2}$ ........$(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
विचार कीजिए
$1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+k^{3}+(k+1)^{3}$
$= \left(1^{3}+2^{3}+3^{3}+\ldots+k^{3}\right)+(k+1)^{3}$
$= \left(\frac{k(k+1)}{2}\right)^{2}+(k+1)^{3}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{k^{2}(k+1)^{2}}{4}+(k+1)^{3}$
$= \frac{k^{2}(k+1)^{2}+4(k+1)^{3}}{4}$
$= \frac{(k+1)^{2}\{k^{2}+4(k+1)\}}{4}$
$= \frac{(k+1)^{2}\{k^{2}+4k+4\}}{4}$
$= \frac{(k+1)^{2}(k+2)^{2}}{4}$
$= \left(\frac{(k+1)(k+2)}{2}\right)^{2}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
26
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$1+\frac{1}{(1+2)}+\frac{1}{(1+2+3)}+\ldots+\frac{1}{(1+2+3+\ldots+n)}=\frac{2n}{n+1}$

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 1+\frac{1}{1+2}+\frac{1}{1+2+3}+\ldots+\frac{1}{1+2+3+\ldots+n}=\frac{2n}{n+1}$
$n=1$ के लिए,
$P(1): 1=\frac{2(1)}{1+1}=\frac{2}{2}=1$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$1+\frac{1}{1+2}+\ldots+\frac{1}{1+2+3+\ldots+k}=\frac{2k}{k+1}$ .........$(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक का योग लें:
$S_{k+1} = \left(1+\frac{1}{1+2}+\ldots+\frac{1}{1+2+3+\ldots+k}\right)+\frac{1}{1+2+3+\ldots+k+(k+1)}$
$(i)$ का उपयोग करने पर:
$S_{k+1} = \frac{2k}{k+1} + \frac{1}{\frac{(k+1)(k+2)}{2}}$ [चूंकि $1+2+\ldots+n = \frac{n(n+1)}{2}$]
$S_{k+1} = \frac{2k}{k+1} + \frac{2}{(k+1)(k+2)}$
$S_{k+1} = \frac{2}{(k+1)} \left(k + \frac{1}{k+2}\right)$
$S_{k+1} = \frac{2}{(k+1)} \left(\frac{k^2+2k+1}{k+2}\right)$
$S_{k+1} = \frac{2}{(k+1)} \left(\frac{(k+1)^2}{k+2}\right)$
$S_{k+1} = \frac{2(k+1)}{k+2}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
27
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + n(n+1)(n+2) = \frac{n(n+1)(n+2)(n+3)}{4}$

Solution

माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात,
$P(n): 1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + n(n+1)(n+2) = \frac{n(n+1)(n+2)(n+3)}{4}$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है
$P(1): 1 \cdot 2 \cdot 3 = 6 = \frac{1(1+1)(1+2)(1+3)}{4} = \frac{1 \cdot 2 \cdot 3 \cdot 4}{4} = 6$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + k(k+1)(k+2) = \frac{k(k+1)(k+2)(k+3)}{4}$ ........$(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
विचार कीजिए
$1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + k(k+1)(k+2) + (k+1)(k+2)(k+3)$
$= \{1 \cdot 2 \cdot 3 + 2 \cdot 3 \cdot 4 + \ldots + k(k+1)(k+2)\} + (k+1)(k+2)(k+3)$
$= \frac{k(k+1)(k+2)(k+3)}{4} + (k+1)(k+2)(k+3)$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= (k+1)(k+2)(k+3) \left( \frac{k}{4} + 1 \right)$
$= \frac{(k+1)(k+2)(k+3)(k+4)}{4}$
$= \frac{(k+1)((k+1)+1)((k+1)+2)((k+1)+3)}{4}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
28
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$1 \cdot 3 + 2 \cdot 3^{2} + 3 \cdot 3^{3} + \ldots + n \cdot 3^{n} = \frac{(2n - 1) 3^{n+1} + 3}{4}$

Solution

माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात,
$P(n): 1 \cdot 3 + 2 \cdot 3^{2} + 3 \cdot 3^{3} + \ldots + n \cdot 3^{n} = \frac{(2n - 1) 3^{n+1} + 3}{4}$
$n = 1$ के लिए,
$P(1): 1 \cdot 3 = 3 = \frac{(2 \cdot 1 - 1) 3^{1+1} + 3}{4} = \frac{3^{2} + 3}{4} = \frac{12}{4} = 3$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात,
$1 \cdot 3 + 2 \cdot 3^{2} + 3 \cdot 3^{3} + \ldots + k \cdot 3^{k} = \frac{(2k - 1) 3^{k+1} + 3}{4}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक का योग लीजिए:
$(1 \cdot 3 + 2 \cdot 3^{2} + \ldots + k \cdot 3^{k}) + (k+1) \cdot 3^{k+1}$
$= \frac{(2k - 1) 3^{k+1} + 3}{4} + (k+1) 3^{k+1}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{(2k - 1) 3^{k+1} + 3 + 4(k+1) 3^{k+1}}{4}$
$= \frac{3^{k+1} \{2k - 1 + 4k + 4\} + 3}{4}$
$= \frac{3^{k+1} \{6k + 3\} + 3}{4}$
$= \frac{3^{k+1} \cdot 3 \{2k + 1\} + 3}{4}$
$= \frac{3^{(k+1)+1} \{2(k+1) - 1\} + 3}{4}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
29
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + 3 \cdot 4 + \ldots + n(n+1) = \frac{n(n+1)(n+2)}{3}$

Solution

(N/A) माना दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात,
$P(n): 1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + 3 \cdot 4 + \ldots + n(n+1) = \frac{n(n+1)(n+2)}{3}$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है:
$P(1): 1 \cdot 2 = 2 = \frac{1(1+1)(1+2)}{3} = \frac{1 \cdot 2 \cdot 3}{3} = 2$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात,
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + 3 \cdot 4 + \ldots + k(k+1) = \frac{k(k+1)(k+2)}{3}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक के योग पर विचार करें:
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + \ldots + k(k+1) + (k+1)(k+2)$
$= \frac{k(k+1)(k+2)}{3} + (k+1)(k+2)$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= (k+1)(k+2) \left( \frac{k}{3} + 1 \right)$
$= (k+1)(k+2) \left( \frac{k+3}{3} \right)$
$= \frac{(k+1)(k+2)(k+3)}{3}$
यह $P(k+1)$ का रूप है।
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
30
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए:
$1 \cdot 3 + 3 \cdot 5 + 5 \cdot 7 + \ldots + (2n - 1)(2n + 1) = \frac{n(4n^2 + 6n - 1)}{3}$

Solution

(N/A) माना दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 1 \cdot 3 + 3 \cdot 5 + 5 \cdot 7 + \ldots + (2n - 1)(2n + 1) = \frac{n(4n^2 + 6n - 1)}{3}$
$n = 1$ के लिए,
$P(1): 1 \cdot 3 = 3 = \frac{1(4(1)^2 + 6(1) - 1)}{3} = \frac{4 + 6 - 1}{3} = \frac{9}{3} = 3$,जो सत्य है।
माना किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$1 \cdot 3 + 3 \cdot 5 + 5 \cdot 7 + \ldots + (2k - 1)(2k + 1) = \frac{k(4k^2 + 6k - 1)}{3}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k + 1)$ सत्य है।
$(k + 1)$ पदों तक का योग लें:
$(1 \cdot 3 + 3 \cdot 5 + \ldots + (2k - 1)(2k + 1)) + (2(k + 1) - 1)(2(k + 1) + 1)$
$= \frac{k(4k^2 + 6k - 1)}{3} + (2k + 1)(2k + 3)$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{4k^3 + 6k^2 - k + 3(4k^2 + 8k + 3)}{3}$
$= \frac{4k^3 + 18k^2 + 23k + 9}{3}$
$= \frac{(k + 1)(4(k + 1)^2 + 6(k + 1) - 1)}{3}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k + 1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
31
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 2^{2} + 3 \cdot 2^{3} + \ldots + n \cdot 2^{n} = (n-1) 2^{n+1} + 2$

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 1 \cdot 2 + 2 \cdot 2^{2} + 3 \cdot 2^{3} + \ldots + n \cdot 2^{n} = (n-1) 2^{n+1} + 2$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है
$P(1): 1 \cdot 2 = 2 = (1-1) 2^{1+1} + 2 = 0 + 2 = 2$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$1 \cdot 2 + 2 \cdot 2^{2} + 3 \cdot 2^{3} + \ldots + k \cdot 2^{k} = (k-1) 2^{k+1} + 2$ ........$(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
विचार कीजिए
$\{1 \cdot 2 + 2 \cdot 2^{2} + 3 \cdot 2^{3} + \ldots + k \cdot 2^{k}\} + (k+1) \cdot 2^{k+1}$
$= (k-1) 2^{k+1} + 2 + (k+1) 2^{k+1}$
$= 2^{k+1} \{(k-1) + (k+1)\} + 2$
$= 2^{k+1} \cdot (2k) + 2$
$= k \cdot 2^{(k+1)+1} + 2$
$= \{(k+1)-1\} 2^{(k+1)+1} + 2$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
32
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\ldots+\frac{1}{2^{n}}=1-\frac{1}{2^{n}}$

Solution

माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): \frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\ldots+\frac{1}{2^{n}}=1-\frac{1}{2^{n}}$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है
$P(1): \frac{1}{2}=1-\frac{1}{2^{1}}=\frac{1}{2}$,जो सत्य है।
माना कि $P(k)$ किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए सत्य है,अर्थात
$\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\ldots+\frac{1}{2^{k}}=1-\frac{1}{2^{k}}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
विचार कीजिए
$\left(\frac{1}{2}+\frac{1}{4}+\frac{1}{8}+\ldots+\frac{1}{2^{k}}\right)+\frac{1}{2^{k+1}}$
$= \left(1-\frac{1}{2^{k}}\right)+\frac{1}{2^{k+1}}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= 1 - \frac{1}{2^{k}} + \frac{1}{2^{k+1}}$
$= 1 - \left(\frac{2}{2^{k+1}} - \frac{1}{2^{k+1}}\right)$
$= 1 - \frac{1}{2^{k+1}}$
अतः,जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
33
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$\frac{1}{2 \times 5} + \frac{1}{5 \times 8} + \frac{1}{8 \times 11} + \ldots + \frac{1}{(3n-1)(3n+2)} = \frac{n}{6n+4}$

Solution

माना दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): \frac{1}{2 \times 5} + \frac{1}{5 \times 8} + \frac{1}{8 \times 11} + \ldots + \frac{1}{(3n-1)(3n+2)} = \frac{n}{6n+4}$
$n=1$ के लिए,
$P(1): \frac{1}{2 \times 5} = \frac{1}{10} = \frac{1}{6(1)+4} = \frac{1}{10}$,जो सत्य है।
माना किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$P(k): \frac{1}{2 \times 5} + \frac{1}{5 \times 8} + \ldots + \frac{1}{(3k-1)(3k+2)} = \frac{k}{6k+4}$ ..........$(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक का योग लीजिए:
$\frac{1}{2 \times 5} + \ldots + \frac{1}{(3k-1)(3k+2)} + \frac{1}{\{3(k+1)-1\}\{3(k+1)+2\}}$
$= \frac{k}{6k+4} + \frac{1}{(3k+2)(3k+5)}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{k}{2(3k+2)} + \frac{1}{(3k+2)(3k+5)}$
$= \frac{1}{3k+2} \left( \frac{k}{2} + \frac{1}{3k+5} \right)$
$= \frac{1}{3k+2} \left( \frac{k(3k+5) + 2}{2(3k+5)} \right)$
$= \frac{1}{3k+2} \left( \frac{3k^2 + 5k + 2}{2(3k+5)} \right)$
$= \frac{1}{3k+2} \left( \frac{(3k+2)(k+1)}{2(3k+5)} \right)$
$= \frac{k+1}{2(3k+5)} = \frac{k+1}{6k+10}$
$= \frac{k+1}{6(k+1)+4}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
34
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$\frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3} + \frac{1}{2 \cdot 3 \cdot 4} + \frac{1}{3 \cdot 4 \cdot 5} + \ldots + \frac{1}{n(n+1)(n+2)} = \frac{n(n+3)}{4(n+1)(n+2)}$

Solution

(N/A) माना दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): \frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3} + \frac{1}{2 \cdot 3 \cdot 4} + \ldots + \frac{1}{n(n+1)(n+2)} = \frac{n(n+3)}{4(n+1)(n+2)}$
$n=1$ के लिए,
$P(1): \frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3} = \frac{1(1+3)}{4(1+1)(1+2)} = \frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3},$ जो सत्य है।
माना $P(k)$ किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए सत्य है,अर्थात
$\frac{1}{1 \cdot 2 \cdot 3} + \ldots + \frac{1}{k(k+1)(k+2)} = \frac{k(k+3)}{4(k+1)(k+2)}$ ........$(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक का योग लेने पर:
$= \frac{k(k+3)}{4(k+1)(k+2)} + \frac{1}{(k+1)(k+2)(k+3)}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{1}{(k+1)(k+2)} \left\{ \frac{k(k+3)^2 + 4}{4(k+3)} \right\} = \frac{(k+1)(k+4)}{4(k+2)(k+3)}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
35
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$a + ar + ar^{2} + \ldots + ar^{n-1} = \frac{a(r^{n} - 1)}{r - 1}$

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): a + ar + ar^{2} + \ldots + ar^{n-1} = \frac{a(r^{n} - 1)}{r - 1}$
$n = 1$ के लिए,हमारे पास है
$P(1): a = \frac{a(r^{1} - 1)}{r - 1} = a$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$a + ar + ar^{2} + \ldots + ar^{k-1} = \frac{a(r^{k} - 1)}{r - 1}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
प्रथम $(k+1)$ पदों का योग लीजिए:
$(a + ar + ar^{2} + \ldots + ar^{k-1}) + ar^{(k+1)-1}$
$= \frac{a(r^{k} - 1)}{r - 1} + ar^{k}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{a(r^{k} - 1) + ar^{k}(r - 1)}{r - 1}$
$= \frac{ar^{k} - a + ar^{k+1} - ar^{k}}{r - 1}$
$= \frac{ar^{k+1} - a}{r - 1}$
$= \frac{a(r^{k+1} - 1)}{r - 1}$
अतः,जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
36
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$\left(1+\frac{3}{1}\right)\left(1+\frac{5}{4}\right)\left(1+\frac{7}{9}\right) \dots \left(1+\frac{2n+1}{n^{2}}\right)=(n+1)^{2}$

Solution

माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): \left(1+\frac{3}{1}\right)\left(1+\frac{5}{4}\right)\left(1+\frac{7}{9}\right) \dots \left(1+\frac{2n+1}{n^{2}}\right)=(n+1)^{2}$
$n=1$ के लिए,
$P(1): \left(1+\frac{3}{1}\right) = 4 = (1+1)^{2} = 2^{2} = 4$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$\left(1+\frac{3}{1}\right)\left(1+\frac{5}{4}\right)\left(1+\frac{7}{9}\right) \dots \left(1+\frac{2k+1}{k^{2}}\right)=(k+1)^{2}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक का गुणनफल लीजिए:
$\left[\left(1+\frac{3}{1}\right)\left(1+\frac{5}{4}\right) \dots \left(1+\frac{2k+1}{k^{2}}\right)\right] \left\{1+\frac{2(k+1)+1}{(k+1)^{2}}\right\}$
$= (k+1)^{2} \left(1+\frac{2k+3}{(k+1)^{2}}\right)$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= (k+1)^{2} \left[\frac{(k+1)^{2} + 2k + 3}{(k+1)^{2}}\right]$
$= (k+1)^{2} + 2k + 3$
$= k^{2} + 2k + 1 + 2k + 3 = k^{2} + 4k + 4$
$= (k+2)^{2} = \{(k+1)+1\}^{2}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
37
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए:
$\left(1+\frac{1}{1}\right)\left(1+\frac{1}{2}\right)\left(1+\frac{1}{3}\right) \dots\left(1+\frac{1}{n}\right)=(n+1)$

Solution

माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): \left(1+\frac{1}{1}\right)\left(1+\frac{1}{2}\right)\left(1+\frac{1}{3}\right) \dots\left(1+\frac{1}{n}\right)=(n+1)$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है
$P(1): \left(1+\frac{1}{1}\right) = 2 = (1+1)$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$P(k): \left(1+\frac{1}{1}\right)\left(1+\frac{1}{2}\right)\left(1+\frac{1}{3}\right) \dots\left(1+\frac{1}{k}\right)=(k+1)$ .........$(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
विचार करें
$\left[\left(1+\frac{1}{1}\right)\left(1+\frac{1}{2}\right)\left(1+\frac{1}{3}\right) \dots\left(1+\frac{1}{k}\right)\right]\left(1+\frac{1}{k+1}\right)$
$= (k+1)\left(1+\frac{1}{k+1}\right)$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= (k+1)\left[\frac{(k+1)+1}{k+1}\right]$
$= (k+1)+1$
अतः,जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
38
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$1^{2}+3^{2}+5^{2}+\ldots+(2n-1)^{2}=\frac{n(2n-1)(2n+1)}{3}$

Solution

माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 1^{2}+3^{2}+5^{2}+\ldots+(2n-1)^{2}=\frac{n(2n-1)(2n+1)}{3}$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है
$P(1)=1^{2}=1=\frac{1(2(1)-1)(2(1)+1)}{3}=\frac{1 \times 1 \times 3}{3}=1$,जो सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$P(k): 1^{2}+3^{2}+5^{2}+\ldots+(2k-1)^{2}=\frac{k(2k-1)(2k+1)}{3}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक का योग लीजिए:
$\left\{1^{2}+3^{2}+5^{2}+\ldots+(2k-1)^{2}\right\}+\{2(k+1)-1\}^{2}$
$= \frac{k(2k-1)(2k+1)}{3} + (2k+1)^{2}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{k(2k-1)(2k+1) + 3(2k+1)^{2}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{k(2k-1) + 3(2k+1)\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{2k^{2}-k+6k+3\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{2k^{2}+5k+3\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{2k^{2}+2k+3k+3\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)\{2k(k+1)+3(k+1)\}}{3}$
$= \frac{(2k+1)(k+1)(2k+3)}{3}$
$= \frac{(k+1)\{2(k+1)-1\}\{2(k+1)+1\}}{3}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
39
Medium
सभी $n \in N$ के लिए गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$\frac{1}{1 \cdot 4} + \frac{1}{4 \cdot 7} + \frac{1}{7 \cdot 10} + \ldots + \frac{1}{(3n-2)(3n+1)} = \frac{n}{3n+1}$

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है:
$P(n): \frac{1}{1 \cdot 4} + \frac{1}{4 \cdot 7} + \frac{1}{7 \cdot 10} + \ldots + \frac{1}{(3n-2)(3n+1)} = \frac{n}{3n+1}$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है:
$P(1): \frac{1}{1 \cdot 4} = \frac{1}{4}$ और $\frac{1}{3(1)+1} = \frac{1}{4}$.
चूंकि $\frac{1}{4} = \frac{1}{4}$,इसलिए $P(1)$ सत्य है।
मान लीजिए कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$P(k): \frac{1}{1 \cdot 4} + \frac{1}{4 \cdot 7} + \ldots + \frac{1}{(3k-2)(3k+1)} = \frac{k}{3k+1}$ $(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक का योग लें:
$\left\{ \frac{1}{1 \cdot 4} + \ldots + \frac{1}{(3k-2)(3k+1)} \right\} + \frac{1}{\{3(k+1)-2\}\{3(k+1)+1\}}$
$= \frac{k}{3k+1} + \frac{1}{(3k+1)(3k+4)}$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= \frac{1}{3k+1} \left\{ k + \frac{1}{3k+4} \right\}$
$= \frac{1}{3k+1} \left\{ \frac{k(3k+4) + 1}{3k+4} \right\}$
$= \frac{3k^2 + 4k + 1}{(3k+1)(3k+4)}$
$= \frac{(3k+1)(k+1)}{(3k+1)(3k+4)}$
$= \frac{k+1}{3k+4} = \frac{k+1}{3(k+1)+1}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
40
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$\frac{1}{3 \times 5} + \frac{1}{5 \times 7} + \frac{1}{7 \times 9} + \ldots + \frac{1}{(2n+1)(2n+3)} = \frac{n}{3(2n+3)}$

Solution

माना दिया गया कथन $P(n)$ है:
$P(n): \frac{1}{3 \times 5} + \frac{1}{5 \times 7} + \frac{1}{7 \times 9} + \ldots + \frac{1}{(2n+1)(2n+3)} = \frac{n}{3(2n+3)}$
$n=1$ के लिए,हमारे पास है:
$P(1): \frac{1}{3 \times 5} = \frac{1}{3(2(1)+3)} = \frac{1}{3 \times 5}$,जो सत्य है।
माना किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$P(k): \frac{1}{3 \times 5} + \frac{1}{5 \times 7} + \ldots + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)} = \frac{k}{3(2k+3)}$
अब हम सिद्ध करेंगे कि $P(k+1)$ सत्य है।
$(k+1)$ पदों तक का योग लें:
$\left[\frac{1}{3 \times 5} + \ldots + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)}\right] + \frac{1}{(2(k+1)+1)(2(k+1)+3)}$
$= \frac{k}{3(2k+3)} + \frac{1}{(2k+3)(2k+5)}$
$= \frac{1}{2k+3} \left[ \frac{k}{3} + \frac{1}{2k+5} \right]$
$= \frac{1}{2k+3} \left[ \frac{k(2k+5) + 3}{3(2k+5)} \right]$
$= \frac{2k^2 + 5k + 3}{3(2k+3)(2k+5)}$
$= \frac{(k+1)(2k+3)}{3(2k+3)(2k+5)}$
$= \frac{k+1}{3(2k+5)} = \frac{k+1}{3(2(k+1)+3)}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
41
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$1+2+3+\ldots+n < \frac{1}{8}(2n+1)^{2}$

Solution

माना दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात,
$P(n): 1+2+3+\ldots+n < \frac{1}{8}(2n+1)^{2}$
चरण $1$: $n=1$ के लिए जाँचें:
$1 < \frac{1}{8}(2(1)+1)^{2} = \frac{9}{8} = 1.125$
चूँकि $1 < 1.125$,इसलिए $P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात,
$1+2+\ldots+k < \frac{1}{8}(2k+1)^{2}$ ...........$(i)$
चरण $3$: सिद्ध कीजिए कि $P(k+1)$ सत्य है:
$(k+1)$ तक के योग पर विचार करें:
$(1+2+\ldots+k) + (k+1) < \frac{1}{8}(2k+1)^{2} + (k+1)$
$= \frac{1}{8} \left\{ (2k+1)^{2} + 8(k+1) \right\}$
$= \frac{1}{8} \left\{ 4k^{2} + 4k + 1 + 8k + 8 \right\}$
$= \frac{1}{8} \left\{ 4k^{2} + 12k + 9 \right\}$
$= \frac{1}{8} (2k+3)^{2}$
$= \frac{1}{8} \{2(k+1)+1\}^{2}$
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
42
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए:
$n(n+1)(n+5)$ संख्या $3$ का एक गुणज है।

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): n(n+1)(n+5)$ संख्या $3$ का एक गुणज है।
चरण $1$: $n=1$ के लिए,$1(1+1)(1+5) = 1(2)(6) = 12$,जो $3$ का गुणज है। अतः,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात $k(k+1)(k+5) = 3m$,जहाँ $m \in N$.
चरण $3$: हमें सिद्ध करना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $(k+1)(k+2)(k+6)$ संख्या $3$ का एक गुणज है।
$(k+1)(k+2)(k+6) = (k^2+3k+2)(k+6) = k^3 + 9k^2 + 20k + 12$
$= (k^3 + 6k^2 + 5k) + (3k^2 + 15k + 12)$
$= k(k+1)(k+5) + 3(k^2 + 5k + 4)$
चूँकि $k(k+1)(k+5)$ संख्या $3$ का गुणज है (मान्यता के अनुसार) और $3(k^2+5k+4)$ भी $3$ का गुणज है,इसलिए इनका योग भी $3$ का गुणज होगा।
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
43
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए:
$10^{2n-1} + 1$,$11$ से विभाज्य है।

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 10^{2n-1} + 1$,$11$ से विभाज्य है।
चरण $1$: $n = 1$ के लिए जाँचें।
$P(1) = 10^{2(1)-1} + 1 = 10^1 + 1 = 11$,जो $11$ से विभाज्य है।
अतः,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है।
$10^{2k-1} + 1 = 11m$,जहाँ $m \in N$ --- $(i)$
चरण $3$: सिद्ध कीजिए कि $P(k+1)$ सत्य है।
$10^{2(k+1)-1} + 1 = 10^{2k+2-1} + 1 = 10^{2k+1} + 1$ पर विचार करें।
$= 10^2 \cdot 10^{2k-1} + 1$
$= 100 \cdot (11m - 1) + 1$ [$(i)$ से,$10^{2k-1} = 11m - 1$]
$= 1100m - 100 + 1$
$= 1100m - 99$
$= 11(100m - 9)$.
चूँकि $11(100m - 9)$,$11$ का एक गुणज है,इसलिए जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है।
अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
44
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए,$x^{2n}-y^{2n}$,$x+y$ से विभाज्य है।

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात $P(n): x^{2n}-y^{2n}$,$x+y$ से विभाज्य है।
चरण $1$: $n=1$ के लिए जाँचें।
$P(1): x^{2(1)}-y^{2(1)} = x^2-y^2 = (x+y)(x-y)$,जो स्पष्ट रूप से $(x+y)$ से विभाज्य है। अतः,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात $x^{2k}-y^{2k} = m(x+y)$ किसी पूर्णांक $m$ के लिए। .......$(i)$
चरण $3$: सिद्ध करें कि $P(k+1)$ सत्य है।
$x^{2(k+1)}-y^{2(k+1)} = x^{2k} \cdot x^2 - y^{2k} \cdot y^2$ पर विचार करें।
$= x^2(x^{2k} - y^{2k} + y^{2k}) - y^{2k} \cdot y^2$
$= x^2(x^{2k} - y^{2k}) + y^{2k}(x^2 - y^2)$
$= x^2[m(x+y)] + y^{2k}(x+y)(x-y)$ [$(i)$ का उपयोग करते हुए]
$= (x+y)[m x^2 + y^{2k}(x-y)]$.
चूँकि $(x+y)$ एक गुणनखंड है,इसलिए जब भी $P(k)$ सत्य है,$P(k+1)$ भी सत्य है।
अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
45
Difficult
सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए,$3^{2n+2} - 8n - 9$,$8$ से विभाज्य है,गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके।

Solution

(N/A) माना दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात $P(n): 3^{2n+2} - 8n - 9$,$8$ से विभाज्य है।
चरण $1$: $n = 1$ के लिए,$3^{2(1)+2} - 8(1) - 9 = 81 - 17 = 64$। चूंकि $64$,$8$ से विभाज्य है,इसलिए $P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात $3^{2k+2} - 8k - 9 = 8m$ किसी $m \in N$ के लिए। अतः,$3^{2k+2} = 8m + 8k + 9$।
चरण $3$: हमें दिखाना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $3^{2(k+1)+2} - 8(k+1) - 9$,$8$ से विभाज्य है।
$3^{2k+4} - 8k - 8 - 9 = 3^2 \cdot 3^{2k+2} - 8k - 17$ पर विचार करें।
$3^{2k+2} = 8m + 8k + 9$ प्रतिस्थापित करने पर:
$= 9(8m + 8k + 9) - 8k - 17$
$= 72m + 72k + 81 - 8k - 17$
$= 72m + 64k + 64$
$= 8(9m + 8k + 8)$।
चूंकि यह $8$ का गुणज है,इसलिए $P(k+1)$ सत्य है।
अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
46
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए,$41^{n}-14^{n}$,$27$ का एक गुणज है।

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात
$P(n): 41^{n}-14^{n}$,$27$ का एक गुणज है।
$n=1$ के लिए:
$41^{1}-14^{1} = 27$,जो $27$ का एक गुणज है।
अतः,$P(1)$ सत्य है।
माना कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात
$41^{k}-14^{k} = 27m$,जहाँ $m \in N$ ........$(i)$
अब हम सिद्ध करेंगे कि जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है।
$41^{k+1}-14^{k+1}$ पर विचार करें:
$= 41 \cdot 41^{k} - 14 \cdot 14^{k}$
$= 41(41^{k} - 14^{k} + 14^{k}) - 14 \cdot 14^{k}$
$= 41(27m) + 41 \cdot 14^{k} - 14 \cdot 14^{k}$
$= 41 \cdot 27m + 14^{k}(41 - 14)$
$= 41 \cdot 27m + 27 \cdot 14^{k}$
$= 27(41m + 14^{k})$
$= 27r$,जहाँ $r = (41m + 14^{k})$ एक प्राकृत संख्या है।
अतः,$41^{k+1}-14^{k+1}$,$27$ का एक गुणज है।
इस प्रकार,जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k+1)$ भी सत्य है।
अतः,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
47
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित असमिका सत्य है:
$(2n + 7) < (n + 3)^{2}$

Solution

(N/A) माना कि दिया गया कथन $P(n)$ है,अर्थात,
$P(n): (2n + 7) < (n + 3)^{2}$
चरण $1$: $n = 1$ के लिए जाँच करें।
$2(1) + 7 = 9$ और $(1 + 3)^{2} = 16$।
चूँकि $9 < 16$,इसलिए $P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी धनात्मक पूर्णांक $k$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात,
$(2k + 7) < (k + 3)^{2}$ ..........$(i)$
चरण $3$: अब हम सिद्ध करेंगे कि जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k + 1)$ भी सत्य है।
$n = k + 1$ के लिए व्यंजक पर विचार करें:
$2(k + 1) + 7 = (2k + 7) + 2$
$(i)$ का उपयोग करते हुए:
$2(k + 1) + 7 < (k + 3)^{2} + 2$
$2(k + 1) + 7 < k^{2} + 6k + 9 + 2$
$2(k + 1) + 7 < k^{2} + 6k + 11$
चूँकि सभी $k \in N$ के लिए $k^{2} + 6k + 11 < k^{2} + 8k + 16$ (क्योंकि $k \geq 1$ के लिए $2k + 5 > 0$),
$2(k + 1) + 7 < (k + 4)^{2}$
$2(k + 1) + 7 < \{(k + 1) + 3\}^{2}$
अतः,जब भी $P(k)$ सत्य है,तब $P(k + 1)$ भी सत्य है।
इसलिए,गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,कथन $P(n)$ सभी प्राकृतिक संख्याओं $n \in N$ के लिए सत्य है।
48
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सभी $n \in N$ के लिए निम्नलिखित को सिद्ध कीजिए:
$\frac{1}{1 \cdot 3} + \frac{1}{3 \cdot 5} + \frac{1}{5 \cdot 7} + \ldots + \frac{1}{(2n-1)(2n+1)} = \frac{n}{2n+1}$

Solution

(N/A) माना $P(n)$ कथन है: $\frac{1}{1 \cdot 3} + \frac{1}{3 \cdot 5} + \ldots + \frac{1}{(2n-1)(2n+1)} = \frac{n}{2n+1}$.
चरण $1$: $n = 1$ के लिए,$LHS$ $= \frac{1}{1 \cdot 3} = \frac{1}{3}$ और $RHS$ $= \frac{1}{2(1)+1} = \frac{1}{3}$. चूँकि $LHS$ $=$ $RHS$,$P(1)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि किसी $k \in N$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात $\frac{1}{1 \cdot 3} + \ldots + \frac{1}{(2k-1)(2k+1)} = \frac{k}{2k+1}$.
चरण $3$: $n = k+1$ के लिए,हमें सिद्ध करना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $\frac{1}{1 \cdot 3} + \ldots + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)} = \frac{k+1}{2k+3}$.
$LHS$ $= \left(\frac{1}{1 \cdot 3} + \ldots + \frac{1}{(2k-1)(2k+1)}\right) + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)}$
$= \frac{k}{2k+1} + \frac{1}{(2k+1)(2k+3)}$
$= \frac{k(2k+3) + 1}{(2k+1)(2k+3)} = \frac{2k^2 + 3k + 1}{(2k+1)(2k+3)}$
$= \frac{(2k+1)(k+1)}{(2k+1)(2k+3)} = \frac{k+1}{2k+3} = \text{RHS}$.
अतः,जब $P(k)$ सत्य है तो $P(k+1)$ भी सत्य है। गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
49
Medium
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए:
$1+2+2^{2}+\ldots+2^{n}=2^{n+1}-1$

Solution

(N/A) माना $P(n): 1+2+2^2+\ldots+2^n = 2^{n+1}-1$ सभी $n \in N$ के लिए।
चरण $I$: $n=1$ के लिए,
$LHS$ $= 1+2^1 = 3$.
$RHS$ $= 2^{1+1}-1 = 2^2-1 = 4-1 = 3$.
चूंकि $LHS$ $= RHS$,कथन $n=1$ के लिए सत्य है।
चरण $II$: मान लीजिए $P(k)$ किसी $k \in N$ के लिए सत्य है,अर्थात $1+2+2^2+\ldots+2^k = 2^{k+1}-1$.
चरण $III$: $n=k+1$ के लिए,हमें सिद्ध करना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $1+2+2^2+\ldots+2^k+2^{k+1} = 2^{k+2}-1$.
$LHS$ $= (1+2+2^2+\ldots+2^k) + 2^{k+1}$.
चरण $II$ की धारणा का उपयोग करने पर,$LHS$ $= (2^{k+1}-1) + 2^{k+1}$.
$= 2 \times 2^{k+1} - 1 = 2^{k+2}-1$.
चूंकि $LHS$ $= RHS$,कथन $n=k+1$ के लिए भी सत्य है।
गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,यह कथन सभी $n \in N$ के लिए सत्य है।
50
Difficult
गणितीय आगमन के सिद्धांत का उपयोग करके सिद्ध कीजिए कि सभी $n \in N$ के लिए जहाँ $n \geq 2$:
$\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right)\left(1-\frac{1}{3^{2}}\right)\left(1-\frac{1}{4^{2}}\right) \ldots \left(1-\frac{1}{n^{2}}\right)=\frac{n+1}{2n}$

Solution

माना $P(n)$ कथन है: $\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right)\left(1-\frac{1}{3^{2}}\right) \ldots \left(1-\frac{1}{n^{2}}\right)=\frac{n+1}{2n}$.
चरण $1$: $n=2$ के लिए,$LHS$ = $\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right) = 1-\frac{1}{4} = \frac{3}{4}$.
$RHS$ = $\frac{2+1}{2(2)} = \frac{3}{4}$.
चूँकि $LHS$ = $RHS$,$P(2)$ सत्य है।
चरण $2$: मान लीजिए कि $k \geq 2$ के लिए $P(k)$ सत्य है,अर्थात $\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right) \ldots \left(1-\frac{1}{k^{2}}\right) = \frac{k+1}{2k}$.
चरण $3$: हमें सिद्ध करना है कि $P(k+1)$ सत्य है,अर्थात $\left(1-\frac{1}{2^{2}}\right) \ldots \left(1-\frac{1}{(k+1)^{2}}\right) = \frac{k+2}{2(k+1)}$.
चरण $2$ की धारणा का उपयोग करते हुए:
$LHS$ = $\left(\frac{k+1}{2k}\right) \left(1-\frac{1}{(k+1)^{2}}\right) = \left(\frac{k+1}{2k}\right) \left(\frac{(k+1)^{2}-1}{(k+1)^{2}}\right)$.
$= \left(\frac{k+1}{2k}\right) \left(\frac{k^{2}+2k}{(k+1)^{2}}\right) = \left(\frac{k+1}{2k}\right) \left(\frac{k(k+2)}{(k+1)^{2}}\right)$.
$= \frac{k+2}{2(k+1)}$.
अतः,$P(k+1)$ सत्य है। गणितीय आगमन के सिद्धांत द्वारा,$P(n)$ सभी $n \geq 2$ के लिए सत्य है।

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?

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