質問<2399>2005/5/30
from=高校3年生
「帰納法での証明」


1+1/2^2+1/3^2+…+1/n^2<7/4-1/n
がn≧3のとき成り立つことを証明せよ。
という問題ですが全く分かりません。
6/1の朝までには解いておかないといけないので
できるだけ早くお願いします・

★希望★完全解答★

お返事2005/5/31
from=武田


n≧3のすべての自然数nについて、次の不等式を数学的帰納法で証明すると、
1+1/2^2+1/3^2+…+1/n^2<7/4-1/n

①n=3のとき、
   1+1/2^2+1/3^2<7/4-1/3
   となることを証明する。
   左辺-右辺=(1+1/2^2+1/3^2)-(7/4-1/3)
        =1+1/4+1/9-7/4+1/3
        =-1/18<0
   ∴左辺<右辺
②n=kのとき、
   1+1/2^2+1/3^2+…+1/k^2<7/4-1/k
   が成り立つと仮定して、
 n=k+1のとき、
   1+1/2^2+1/3^2+…+1/(k+1)^2<7/4-1/(k+1)
   となることを証明する。
   左辺-右辺={1+1/2^2+1/3^2+…+1/(k+1)^2}
          -{7/4-1/(k+1)}
        <7/4-1/k+1/(k+1)^2-7/4+1/(k+1)
         ^^^^^^^^^^^^^^
         -(k+1)^2+k+k(k+1)   -1
        =――――――――――――――――=―――――――<0
             k(k+1)^2      k(k+1)^2
   ∴左辺<右辺
①②より、n≧3のすべての自然数nについて与式が成り立つことが証明できた。
                          Q.E.D.