与えられた式 $1 + 3 + 5 + \cdots + (2n-1) = n^2$ が、すべての自然数 $n$ に対して成り立つことを、数学的帰納法を用いて証明する穴埋め問題です。

代数学数学的帰納法数列等差数列
2025/8/15

1. 問題の内容

与えられた式 1+3+5++(2n1)=n21 + 3 + 5 + \cdots + (2n-1) = n^2 が、すべての自然数 nn に対して成り立つことを、数学的帰納法を用いて証明する穴埋め問題です。

2. 解き方の手順

(1) n=1n=1 のとき
* 左辺は 11 です。
* 右辺は 12=11^2 = 1 です。
よって、
* アは 11
* イは 11
* ウは 11
n=kn=k のとき、 1+3+5++(2k1)=k21 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) = k^2 が成り立つと仮定します。
(2) n=k+1n = k+1 のとき、
左辺は 1+3+5++(2k1)+{2(k+1)1}1 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) + \{2(k+1) - 1\} となります。
これは 1+3+5++(2k1)+(2k+21)=1+3+5++(2k1)+(2k+1)1 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) + (2k+2 - 1) = 1 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) + (2k+1) となります。
よって、
* エは k+1k+1
帰納法の仮定より、1+3+5++(2k1)=k21 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) = k^2 なので、
k2+(2k+1)=(k+1)2k^2 + (2k+1) = (k+1)^2 となります。
よって、
* オは k2k^2
* カは k+1k+1

3. 最終的な答え

ア:1
イ:1
ウ:1
エ:k+1
オ:k^2
カ:k+1

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