帰納法で不等式を証明する(A)
★☆☆☆☆☆☆(教科書) / 作成者: shonan / 2026/10/24
🔁 類題: 帰納法で不等式を証明する(B) (★☆☆☆☆☆☆(教科書))
問題
$n$ が $5$ 以上の自然数のとき,不等式 $2^n>n^2$ が成り立つことを数学的帰納法によって証明せよ.
(下図のように,$n=2,\ 4$ では等号,$n=3$ では $2^3<3^2$ であり,$n\geqq 5$ で $2^n>n^2$ となる.)
[1] $n=5$ のとき $2^5=32$,$5^2=25$ であるから,不等式は成り立つ.
[2] $k\geqq 5$ として,$n=k$ のとき $2^k>k^2$ が成り立つと仮定する.$n=k+1$ のとき
\[ 2^{k+1}-(k+1)^2=2\cdot 2^k-(k+1)^2>2k^2-(k+1)^2=k^2-2k-1=(k-1)^2-2 \]
$k\geqq 5$ より $(k-1)^2-2\geqq 14>0$ であるから $2^{k+1}>(k+1)^2$.よって $n=k+1$ のときも成り立つ.
[1],[2] から,$5$ 以上のすべての自然数 $n$ について $2^n>n^2$ が成り立つ.
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