AMKbook.Net Задачи должны иметь решение

Задача №1896

Условие

Доказать, что для любого числа \(\displaystyle{a}\) и для любого \(\displaystyle{n\in{N}}\) выполняется равенство

\[ \left(1+a+a^2+\ldots+a^{n-1}\right)\left(1+a+a^2+\ldots+a^{n+1}\right) =\left(1+a+a^2+\ldots+a^{n}\right)^2-a^n \]

Решение

Обозначим для простоты записи \(\displaystyle{v=1+a+a^2+\ldots+a^{n}}\). Учтём, что \(\displaystyle{(a-1)v=a^{n+1}-1}\).

\[ \left(1+a+a^2+\ldots+a^{n-1}\right)\left(1+a+a^2+\ldots+a^{n+1}\right) =\left(v-a^n\right)\left(v+a^{n+1}\right)=\\ =v^2+va^{n+1}-va^n-a^{2n+1} =v^2+a^n(a-1)v-a^{2n+1} =v^2+a^n\left(a^{n+1}-1\right)-a^{2n+1} =v^2-a^n \]

Ответ:

Равенство доказано.

Источники задачи

Задачник №2Кудрявцев "Сборник задач по математическому анализу" (том №1)
Параграф №4Прогрессии. Суммирование. Бином Ньютона. Числовые неравенства
Задача №6