명제 'n>=6인 자연수에 대하여 n! > n^3'을 수학적 귀납법으로 증...
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명제 'n>=6인 자연수에 대하여 n! > n^3'을 수학적 귀납법으로 증...
[기본단계] n = 6일 때, n! = 6! = 720 이고, n^3 = 6^3 = 216 입니다. 따라서, n! > n^3 이 성립합니다.
[귀납단계] n = k일 때, n! > n^3 이라고 가정합니다. n = k + 1일 때, n! > n^3 인 것을 보여주어야 합니다.
n = k + 1일 때, n! = (k + 1)! = (k + 1) * k! 이고, n^3 = (k + 1)^3 = k^3 + 3k^2 + 3k + 1 입니다.
따라서, n! > n^3 을 증명하기 위해서는 다음 부등식이 성립해야 합니다.
(k + 1) * k! > k^3 + 3k^2 + 3k + 1
여기서, 좌변의 (k + 1) * k! 을 우변에서 k^3, 3k^2, 3k 중 어떤 항과 대응시킬지 생각해보면, k! 이 k^3 보다 크므로 (k + 1) * k! 은 k^3보다 항상 큽니다. 또한, (k + 1) * k! = k! + k * k! 이므로, 우변의 k^3 에서 k! 을 빼면 k^3 - k! = k!(k^2 - 1) = k!(k+1)(k-1) 이 되고, 이 값은 항상 양수입니다.
따라서,
(k + 1) * k! = k! + k * k! > k^3 + (k^3 - k!) = 2k^3 - k! ≥ 2k^3 - k^3 = k^3 + 2k^3 - k^3 = 3k^3 > k^3 + 3k^2 + 3k + 1 = (k + 1)^3
위의 부등식이 성립하므로, n! > n^3 은 n = k + 1일 때도 성립합니다.
따라서, 기본단계와 귀납단계를 모두 만족시켰으므로, n >= 6인 자연수에 대하여 n! > n^3 을 수학적 귀납법으로 증명할 수 있습니다.
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