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P108 第4章 章末問題11(5).

問題11(5)

 次の等式を証明せよ.

|1+𝑥2𝑥00𝑥1+𝑥2𝑥0𝑥01+𝑥2𝑥00𝑥1+𝑥2|=1+𝑥2+𝑥4++𝑥2𝑛

 帰納法を用いる.

𝐴𝑛=|1+𝑥2𝑥00𝑥1+𝑥2𝑥0𝑥01+𝑥2𝑥00𝑥1+𝑥2|

とおく.𝐴1=1+𝑥2

𝐴2=|1+𝑥2𝑥𝑥1+𝑥2|=(1+𝑥2)(1+𝑥2)𝑥2=1+𝑥2+𝑥4

であり,

𝐴3=|1+𝑥2𝑥0𝑥1+𝑥2𝑥0𝑥1+𝑥2|=(1+𝑥2)𝐴2𝑥|𝑥𝑥01+𝑥2|=(1+𝑥2)𝐴2𝑥2𝐴1=1+𝑥2+𝑥4+𝑥6

である.

 つまり,𝐴𝑛1まで題意が成り立つと仮定すると,

𝐴𝑛=(1+𝑥2)𝐴𝑛1𝑥2𝐴𝑛2=(1+𝑥2)(1+𝑥2+𝑥4++𝑥2(𝑛1))𝑥2(1+𝑥2+𝑥4++𝑥2(𝑛2))=1+𝑥2+𝑥4++𝑥2𝑛

以上により,帰納法から題意が示せた.