数学的帰納法

数学的帰納法 に関する7記事をまとめました。くわしくは各リンク先を見てください。

整数論の有名な定理

連続する nn 個の整数の積は n!n! の倍数である。

→連続するn個の整数の積と二項係数

ライプニッツの公式(Leibniz rule)

(fg)(n)=k=0nnCkf(k)g(nk)(fg)^{(n)}={\displaystyle \sum_{k=0}^{n} {}_n\mathrm{C}_kf^{(k)}g^{(n-k)}}

→ライプニッツの公式の証明と二項定理

包除原理

A1A2An=iAii<jAiAj+i<j<kAiAjAk+(1)n1A1An\begin{aligned} &|A_1\cup A_2\cup\cdots\cup A_n|\\ &=\sum_{i}|A_i|\\ &\quad -\sum_{i < j}|A_i\cap A_j|\\ &\quad +\sum_{i < j < k}|A_i\cap A_j\cap A_k|\\ &\quad -\cdots\\ &\quad +(-1)^{n-1}|A_1\cap\cdots\cap A_n| \end{aligned}

→包除原理の2通りの証明

フィボナッチ数列

フィボナッチ数列(fibonacci sequence)とは,

  • 最初の2つは 11 で,
  • 3つめ以降は「前の2つを足したもの」

になる数列のこと。つまり,

1,1,2,3,5,8,13,21,34,1,1,2,3,5,8,13,21,34,\dots

フィボナッチ数列の定義

→フィボナッチ数列の8つの性質(一般項・黄金比・互いに素)

イェンゼンの不等式(Jensen's inequality,凸不等式)

f(x)f(x) が凸関数のとき,

  • 任意の x1,,xnx_1,\dots,x_n
  • λi0,i=1nλi=1\lambda_i\geqq 0,\displaystyle\sum_{i=1}^n\lambda_i=1 を満たす任意の λ1,,λn\lambda_1,\dots,\lambda_n

に対して, i=1nλif(xi)f(i=1nλixi) \sum_{i=1}^{n} \lambda_{i} f(x_{i}) \geqq f \left( \sum_{i=1}^{n} \lambda_i x_i \right) が成立する。

→イェンゼンの不等式の3通りの証明

一筆書きできる条件

連結なグラフにおいて,

  • 一筆書きして戻ってこれる     \iff 全ての頂点の次数が偶数
  • (スタートとゴールが異なるような)一筆書きができる     \iff 次数が奇数であるものがちょうど2つ

→オイラーグラフの定理(一筆書きできる条件)とその証明

ヴァンデルモンドの畳み込み

任意の非負整数 p,q,np,q,n に対して,

k=0npCkqCnk=p+qCn\displaystyle\sum_{k=0}^n{}_p\mathrm{C}_k\cdot {}_q\mathrm{C}_{n-k}={}_{p+q}\mathrm{C}_n

という恒等式が成立する。これをヴァンデルモンドの畳み込みと言う。 ただし,p<kp < k のとき pCk=0{}_p\mathrm{C}_k=0 と定義する。

→ヴァンデルモンドの畳み込みの3通りの証明