Soorten getallen > Het dominoprincipe
123456Het dominoprincipe

Antwoorden van de opgaven

Opgave 1
a

Doen.

b

`1 + 2 + 3 + ... + n = 1/2n(n+1)`

Opgave 2
a

Je bewijst de stelling voor een bepaalde waarde van n meestal n = 1 .
Vervolgens toon je aan dat als de stelling voor een bepaalde n waar is, dat hij dan automatisch ook voor de opvolger van n waar is. Daardoor ontstaat het effect van een rij omvallende dominostenen: de stelling is waar voor n = 1 en daarom ook voor n = 2 en daarom ook voor n = 3 , enzovoorts.

b

Bij stellingen die waar zijn afhankelijk van aantallen objecten.

c

Uit 1 + 2 + 3 + ... + n - 1 + n = 1 2 n ( n + 1 ) volgt: 1 + 2 + 3 + ... + n - 1 + n + n + 1 = 1 2 n ( n + 1 ) + n + 1 = ( n + 1 ) ( 1 2 n + 1 ) = 1 2 ( n + 1 ) ( n + 2 ) .

d

1 + 2 + 3 + ... + 99 + 100 = 1 2 100 101 = 50 101 = 5050 .

Opgave 3

Je krijgt dan n keer n + 1 om op te tellen. Het totaal wordt dan n ( n + 1 ) , maar dan heb je het dubbele van de rij getallen...

Opgave 4
a

Doen.

b

Doen.

c

2 4 - 1 + 2 4 = 2 2 4 - 1 = 2 1 2 4 - 1 = 2 5 - 1 .

d

Doen.

e

n = 63 , je krijgt dan volgens je rekenmachine 2 ( 64 ) - 1 1 , 844674407 10 19 graankorrels. Om zeker te zijn moet je dit getal met de hand berekenen! Dat kan redelijk snel: 2 10 = 1024 , 2 20 = 1048576 en dan is 2 40 = 1048576 1048576 (dit moet met de hand) en 2 64 = 2 40 2 20 16 .

Opgave 5
a

Doen.

b

1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + 1 16 = 2 - 1 16

c

Stelling: 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + ... + 1 ( 2 n ) = 2 - 1 ( 2 n )
Bewijs:
De stelling geldt voor n = 1 : 1 + 1 2 = 1 1 2 = 2 - 1 2 .
Neem aan dat de stelling voor n geldt. Voor n + 1 geldt dan 1 + 1 2 + 1 4 + 1 8 + ... + 1 ( 2 n ) + 1 ( 2 ( n + 1 ) ) = 2 - 1 ( 2 n ) + 1 ( 2 ( n + 1 ) ) = 2 - 1 ( 2 n ) + 1 2 1 ( 2 n ) = 2 - 1 2 1 ( 2 n ) = 2 - 1 ( 2 ( n + 1 ) ) . Conclusie: de stelling geldt voor n = 1 en als hij voor n geldt dan geldt hij ook voor n + 1 .
Q.e.d.

Opgave 6
a

Bij twee snijdende lijnen zijn er 4 vlakdelen.

b

Bij drie lijnen die elkaar twee aan twee snijden zijn er 4 + 3 = 7 vlakdelen.

c

Dan komen er minder nieuwe vlakdelen bij als je een lijn toevoegt.

d

`4`

e

Hij snijdt elke andere lijn en maakt daardoor 2 n nieuwe vlakdelen waarvan er n - 1 elkaar overlappen.

f

Inductiestap: 1 2 ( n 2 + n + 2 ) + n + 1 = 1 2 ( n 2 + 3 n + 4 ) = 1 2 ( n 2 + 2 n + 1 + n + 1 + 2 ) = 1 2 ( ( n + 1 ) 2 + ( n + 1 ) + 2 ) .

Opgave 7
a

`0`

b

`2`

c

`5`

d

Vanuit elk punt een lijnstuk naar een ander punt: 1 2 6 5 . De zijden eraf trekken: 1 2 6 5 - 6

e

Voor n = 3 klopt de stelling: aantal diagonalen is 1 2 3 2 - 3 = 0 .
Stel hij klopt voor n , dan geldt voor n + 1 dat er n - 1 diagonalen bijkomen (in elk punt komen 2 zijden bij elkaar, maar er verdwijnt ook 1 zijde). Dus wordt het aantal diagonalen dan 1 2 n ( n - 1 ) - n + n - 1 = 1 2 ( n 2 - n - 2 ) = 1 2 ( n 2 + n - 2 n - 2 ) = 1 2 ( n 2 + n ) - n - 1 = 1 2 ( n + 1 ) n - ( n + 1 ) . Dit betekent dat de stelling klopt voor n + 1 als hij voor n klopt.
Q.e.d.

Opgave 8
a

Doen.

b

( 1 - 1 2 ) ( 1 - 1 3 ) ( 1 - 1 4 ) ( 1 - 1 5 ) = 1 5 .

c

Stelling: ( 1 - 1 2 ) ( 1 - 1 3 ) ( 1 - 1 4 ) ... ( 1 - 1 n ) = 1 n .
Bewijs:
Klopt o.a. voor n = 2 , zie a.
Stel de bewering klopt voor n dan geldt voor n + 1 : ( 1 - 1 2 ) ( 1 - 1 3 ) ( 1 - 1 4 ) ... ( 1 - 1 n ) ( 1 - 1 ( n + 1 ) ) = 1 n ( 1 - 1 ( n + 1 ) ) = 1 n - 1 ( n ( n + 1 ) ) = ( n ) ( n ( n + 1 ) ) = 1 ( n + 1 ) . Dit betekent dat de stelling klopt voor n + 1 als hij voor n klopt.
Q.e.d.

Opgave 9

De stelling klopt voor n = 1 : 1 = 1 6 1 2 3 .
Neem aan dat de stelling voor n klopt, dan geldt voor n + 1 : 1 + 2 2 + 3 2 + 4 2 + ... + n 2 + ( n + 1 ) 2 = 1 6 n ( n + 1 ) ( 2 n + 1 ) + ( n + 1 ) 2 = ( n + 1 ) 1 6 ( n ( 2 n + 1 ) + 6 n + 6 ) = 1 6 ( n + 1 ) ( 2 n 2 + 7 n + 6 ) = 1 6 ( n + 1 ) ( n + 2 ) ( 2 n + 3 ) = 1 6 ( n + 1 ) ( n + 2 ) ( 2 ( n + 1 ) + 1 ) .
Dit betekent dat de stelling klopt voor n + 1 als hij voor n klopt.
Q.e.d.

Opgave 10

De stelling klopt voor n = 0 : 0 2 - 0 = 0 is even.
Uit n 2 - n is even volgt voor n + 1 : ( n + 1 ) 2 - ( n + 1 ) = n 2 - n + 2 n is even omdat n 2 - n dat is en 2 n dat ook is.
Dit betekent dat de stelling klopt voor n + 1 als hij voor n klopt.
Q.e.d.

Opgave 11
a

Voor n = 2 contrueer je een rechthoekige driehoek met rechthoekszijden van 1 en `1` . De hypothenusa is dan 2 .

b

Voor n = 3 contrueer je een rechthoekige driehoek met rechthoekszijden van 2 en 1. De hypothenusa is dan 3 .

c

Neem aan dat de stelling klopt voor n . Dan heb je een lijnstuk met lengte n kunnen construeren. Daarop construeer je een rechthoekige driehoek met n en 1 als rechthoekszijden. De hypothenusa van die driehoek is n + 1 (gebruik de SvP).
Dit betekent dat de stelling klopt voor n + 1 als hij voor n klopt.
Q.e.d.

Opgave 12

De stelling klopt voor n = 1 : 1 = 1 4 1 2 2 2 .
Neem aan dat de stelling voor n klopt, dan geldt voor n + 1 : 1 + 2 3 + 3 3 + 4 3 + ... + n 3 + ( n + 1 ) 3 = 1 4 n 2 ( n + 1 ) 2 + ( n + 1 ) 3 = 1 4 ( n + 1 ) 2 ( n 2 + 4 ( n + 1 ) ) = 1 4 ( n + 1 ) 2 ( n + 2 ) 2 .
Dit betekent dat de stelling klopt voor n + 1 als hij voor n klopt.
Q.e.d.

Opgave 13

De stelling geldt voor n = 3 : de hoekensom van een driehoek is `180` °.
Neem aan dat de stelling voor n klopt, dan geldt voor n + 1 dat de hoekensom gelijk is aan ( n - 2 ) 180 ° + 180° = ( ( n + 1 ) - 2 ) 180 °.
Dit betekent dat de stelling klopt voor n + 1 als hij voor n klopt.
Q.e.d.
Dat de hoeken kleiner dan `180` ° moeten zijn wordt duidelijk uit het feit dat er bij de overgang van n naar n + 1 precies één driehoek bij moet komen. Dat gaat niet zonder meer op als je "inspringing" toelaat.

verder | terug