1. נניח כי יש לנו את הטענה:
$$\sum_{k=1}^n \frac{k+2}{k(k+1)2^k} = 1 - \frac{1}{(n+1)2^n}$$
2. נבדוק את בסיס האינדוקציה עבור $n=1$:
$$\frac{1+2}{1 \cdot 2 \cdot 2^1} = \frac{3}{2 \cdot 2} = \frac{3}{4}$$
והצד הימני:
$$1 - \frac{1}{2 \cdot 2^1} = 1 - \frac{1}{4} = \frac{3}{4}$$
הבסיס נכון.
3. נניח כי הטענה נכונה עבור $n$, כלומר:
$$\sum_{k=1}^n \frac{k+2}{k(k+1)2^k} = 1 - \frac{1}{(n+1)2^n}$$
4. נבדוק עבור $n+1$:
$$\sum_{k=1}^{n+1} \frac{k+2}{k(k+1)2^k} = \left(\sum_{k=1}^n \frac{k+2}{k(k+1)2^k}\right) + \frac{(n+1)+2}{(n+1)(n+2)2^{n+1}}$$
5. לפי הנחת האינדוקציה:
$$= 1 - \frac{1}{(n+1)2^n} + \frac{n+3}{(n+1)(n+2)2^{n+1}}$$
6. נבצע חיבור של השברים:
$$= 1 - \frac{1}{(n+1)2^n} + \frac{n+3}{(n+1)(n+2)2^{n+1}}$$
7. נשים לב ש-$2^{n+1} = 2 \cdot 2^n$, לכן:
$$\frac{n+3}{(n+1)(n+2)2^{n+1}} = \frac{n+3}{(n+1)(n+2)2 \cdot 2^n}$$
8. נכתוב את הביטוי כולו עם מכנה משותף $(n+1)(n+2)2^{n+1}$:
$$1 = \frac{(n+1)(n+2)2^{n+1}}{(n+1)(n+2)2^{n+1}}$$
$$- \frac{1}{(n+1)2^n} = - \frac{(n+2)2}{(n+1)(n+2)2^{n+1}}$$
9. לכן סכום השברים הוא:
$$\frac{(n+1)(n+2)2^{n+1} - (n+2)2 + (n+3)}{(n+1)(n+2)2^{n+1}}$$
10. נחשב את המונה:
$$(n+1)(n+2)2^{n+1} - 2(n+2) + (n+3) = (n+1)(n+2)2^{n+1} - 2n -4 + n + 3 = (n+1)(n+2)2^{n+1} - n -1$$
11. נשים לב כי:
$$(n+2)(n+1)2^{n+1} - n -1 = (n+2)(n+1)2^{n+1} - (n+1) = (n+1)((n+2)2^{n+1} - 1)$$
12. לכן:
$$\sum_{k=1}^{n+1} \frac{k+2}{k(k+1)2^k} = \frac{(n+1)((n+2)2^{n+1} - 1)}{(n+1)(n+2)2^{n+1}} = 1 - \frac{1}{(n+2)2^{n+1}}$$
13. הוכחנו כי הטענה נכונה גם עבור $n+1$.
14. מסקנה: לפי עקרון האינדוקציה, הטענה נכונה לכל $n \geq 1$.
**תשובה סופית:**
$$\sum_{k=1}^n \frac{k+2}{k(k+1)2^k} = 1 - \frac{1}{(n+1)2^n}$$
Induction Proof 05F68D
Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.