Induksjonsbevis for geometrisk rekke
Oppgave
Vis ved induksjon at
\[1 + 4 + 4^2 + \ldots + 4^n = \frac{4^{n+1}-1}{3} \quad \text{for } n \ge 0 \]
Fasit
Se løsningsforslag for fullstendig bevis.
Løsningsforslag
Vi beviser ved induksjon at
\[1 + 4 + 4^2 + \ldots + 4^n = \frac{4^{n+1}-1}{3} \quad \text{for } n \ge 0 \]
Basissteg (\(n = 0\)):
VS \(= 1\), HS \(= \dfrac{4^1 - 1}{3} = \dfrac{3}{3} = 1\). VS \(=\) HS \(\checkmark\)
Induksjonssteg:
Anta at påstanden holder for \(n = k\), dvs.
\[1 + 4 + 4^2 + \ldots + 4^k = \frac{4^{k+1}-1}{3} \]
Vi viser at den da også holder for \(n = k+1\):
\[\begin{aligned} 1 + 4 + \ldots + 4^k + 4^{k+1} &= \frac{4^{k+1}-1}{3} + 4^{k+1} \\ &= \frac{4^{k+1}-1 + 3 \cdot 4^{k+1}}{3} \\ &= \frac{4 \cdot 4^{k+1}-1}{3} \\ &= \frac{4^{k+2}-1}{3} \end{aligned} \]
Dette er nettopp formelen for \(n = k+1\). Påstanden er bevist ved induksjon. \(\blacksquare\)