Mình viết nhầm đề, post lại:
" Cho $P_n$ là tích tất cả các số nguyên tố $\leq n$. Chứng minh rằng $P_n<4^n$. "
Lúc trước mình có post bài này nhưng bị sai, sau đây mình xin làm lại
Giải như sau:Ta sẽ chứng minh bài toán bằng quy nạp toán học
Thử với $n=1,2,3,4,5$ đều đúng cả
Giả sử đúng đến $n=k$ hay $P_k<4^k$
Ta sẽ chứng minh đúng với $n=k+1$ hay $P_{k+1}<4^{k+1}$
Thật vậy
TH1: $k+1$ chẵn suy ra $k+1=2t$
Do đó gọi $p_1,p_2,..,p_i$ là các số nguyên tố $\le t$ khi đó ta có vì $k+1=2t \Rightarrow k>t$ nên theo giả thiết quy nạp đúng hết cho tới $k$ nên nó cũng phải đúng với $t$ do đó $p_1p_2...p_i<4^t$ $(*)$
Gọi $p_{i+1},p_{i+2},...,p_j$ là các số nguyên tố lớn hơn $t$ và nhỏ hơn $2t$ (chú ý nhỏ hơn hẳn $2t$ vì $2t$ là hợp số)
Suy ra ta có $gcd(t!,p_{i+1})=gcd(t!,p_{i+2})=...=gcd(t!,p_j)$ $(1)$
Mặt khác do $t<p_{i+1},p_{i+2},...,p_j<2t$ suy ra $(t+1)(t+2)...(2t) \vdots (p_{i+1}.p_{i+2}...p_j)$ $(2)$
Mà $\dfrac{(t+1)(t+2)...(2t)}{t!}=C_{2t}^t$ theo công thức tổ hợp chập $t$ của $2t$ phần tử suy ra nó nguyên, như vậy ta sẽ có $\dfrac{(t+1)(t+2)...(2t)}{t!} \in \mathbb{Z}$ mặt khác từ $(1)(2)$ suy ra $\dfrac{(t+1)(t+2)...(2t)}{t!} \vdots (p_{i+1}.p_{i+2}...p_j)$
Ta có bdt $\dfrac{(t+1)(t+2)...(2t)}{t!}<4^t$ (sẽ chứng minh ở cuối bài)
Suy ra $(p_{i+1}.p_{i+2}...p_j)<4^t$ $(**)$
Từ $(*)(**)$ suy ra $p_1p_2...p_j<4^{2t}=4^{k+1}$ $đpcm$
TH2: $k+1$ lẻ suy ra $k+1=2r+1$
Ta gọi $p_1,p_2,...,p_i$ là các số nguyên tố không vượt quá $r+1$ khi ấy ta có $k+1=2r+1 \Rightarrow k=2r \Rightarrow r+1<k$ do đó theo GTQN đúng đến $n$ suy ra $p_1p_2...p_i<4^{r+1}$
Gọi $p_{i+1},...,p_j$ là các số nguyên tố lớn hơn $r+1$ và nhỏ hơn hoặc bằng $2r+1$
Khi ấy chứng minh tương tự như trên $p_{i+1}....p_j<4^r$
Như vậy $p_1p_2...p_j<4^{r+1}.4^r=4^{2r+1}=4^{k+1}$ như vậy suy ra $đpcm$
$$**********$$Ở trên có đề cập một BDT sau $\dfrac{(n+1)(n+2)...(2n)}{n!}<4^n$
Mặt khác thấy $\dfrac{(n+1)(n+2)...(2n)}{n!}=C_{2n}^n$
Như vậy ta xét $(1+1)^{2n}$ khi khai triển nhị thức niuton sẽ xuất hiện thừa số $C_{2n}^n$
Do đó $(1+1)^{2n}>C_{2n}^n \Rightarrow 4^{n}>\dfrac{(n+1)(n+2)...(2n)}{n!}$ $đpcm$
Tổng hợp các điều trên ta suy ra $đpcm$
Tóm lại ta có $P_{n}<4^n$
Bài viết đã được chỉnh sửa nội dung bởi nguyenta98: 17-10-2012 - 20:38