a)
Với \(n=1\) .
\(2^n=2^2=4;2n+1=2.2+1=5\).
Với n = 1 thì \(2^n< 2n+1\).
Với \(n=2\)
\(2^n=2^3=8;2n+1=2.3+1=7\)
Với n = 2 thì \(2^n>2n+1\).
Ta sẽ chứng minh bằng quy nạp giả thiết:
Với \(n\ge2\) thì \(2^n>2n+1\). (*)
Với n = 2 (*) đúng .
Giả sử điều cần chứng minh đúng với \(n=k\).
Nghĩa là: \(2^k>2k+1\).
Ta sẽ chứng minh nó cũng đúng với \(n=k+1\).
Nghĩa là: \(2^{k+1}>2\left(k+1\right)+1\).
Thật vậy từ giả thiết quy nạp ta có:
\(2^{k+1}=2.2^k>2.\left(2k+1\right)=4k+2>2\left(k+1\right)+1\) (với \(k\ge2\)).
Vậy điều phải chứng minh đúng với mọi n.
b)
Tương tự như câu a ta kiểm tra được với \(n\ge7\) thì \(2^n>n^2+4n+5\). (*)
Với n = 7.
\(2^7=128\); \(n^2+4n+5=7^2+4.7+5=82\).
Vì \(2^7>7^2+4.7+7\) nên (*) đúng với n = 7.
Giả sử điều cần chứng minh đúng với \(n=k\).
Nghĩa là: \(2^k>k^2+4k+5\).
Ta cần chứng minh nó cũng đúng với \(n=k+1\).
Nghĩa là: \(2^{k+1}>\left(k+1\right)^2+4\left(k+1\right)+5\).
Thật vậy từ giả thiết quy nạp suy ra:
\(2^{k+1}=2.2^k>2\left(k^2+4k+5\right)=2k^2+8k+10\)
\(=\left(k+1\right)^2+4\left(k+1\right)+5+k^2+2k\)\(>\left(k+1\right)^2+4\left(k+1\right)+5\).
Vậy điều cần chứng minh đúng với mọi \(n\ge7\).
c) Ta sẽ chứng minh với mọi \(n\ge4\) thì \(3^n>2^n+7n\). (*)
Với n = 4.
\(3^n=3^4=81;2^n+7n=2^4+4.7=44\).
Suy ra (*) đúng với n = 4.
Giả sử (*) đúng với n = k.
Nghĩa là: \(3^k>2^k+7k\).
Ta sẽ chứng minh nó đúng với \(n=k+1\).
Nghĩa là: \(3^{k+1}>2^{k+1}+7\left(k+1\right)\).
Thật vậy từ giả thiết quy nạp ta có:
\(3^{k+1}=3.3^k>3\left(2^k+7k\right)=2.2^k+2^k+21k\)
\(=2^{k+1}+7\left(k+1\right)+14k-7\).
Vì \(k\ge4\) suy ra \(14k-7>0\) nên \(2^{k+1}+7\left(k+1\right)+14k-7< 2^{k+1}+7\left(k+1\right)\).
Vậy \(3^{k+1}>2^{k+1}+7\left(k+1\right)\) .
Vậy điều cần chứng minh đúng với \(n\ge4\).
