Ii
MATU • Algebra
MATU_FACT_143
Solving Problems in Algebra and Trigonometry Litvinenko Mordkovich
Enunciado
Paso 1:
Demuestre que para todo $n \in \mathbb{N}$, la expresión $(6^{2n} - 1)$ es divisible por $35$.
Demuestre que para todo $n \in \mathbb{N}$, la expresión $(6^{2n} - 1)$ es divisible por $35$.
Solución Paso a Paso
Para demostrar que una expresión es divisible por un número, utilizaremos el Principio de Inducción Matemática, el cual consta de dos pasos principales:
1. Base Inductiva: Probamos para $n = 1$.
$$ 6^{2(1)} - 1 = 6^2 - 1 = 36 - 1 = 35 $$
Como $35$ es divisible por $35$ ($35 = 35 \times 1$), la base es verdadera.
2. Hipótesis Inductiva: Suponemos que es cierto para $n = k$. Es decir, existe un entero $m$ tal que:
$$ 6^{2k} - 1 = 35m \implies 6^{2k} = 35m + 1 $$
3. Tesis Inductiva: Debemos demostrar que es cierto para $n = k + 1$.
Queremos probar que $(6^{2(k+1)} - 1)$ es divisible por $35$.
Desarrollamos la expresión:
$$ \begin{aligned} 6^{2(k+1)} - 1 &= 6^{2k+2} - 1 \\ &= 6^{2k} \cdot 6^2 - 1 \\ &= 36 \cdot 6^{2k} - 1 \end{aligned} $$
Sustituimos nuestra hipótesis inductiva ($6^{2k} = 35m + 1$):
$$ \begin{aligned} &= 36(35m + 1) - 1 \\ &= 36 \cdot 35m + 36 - 1 \\ &= 36 \cdot 35m + 35 \end{aligned} $$
Factorizando el $35$:
$$ 35(36m + 1) $$
Como $(36m + 1)$ es un número entero, la expresión es múltiplo de $35$.
Representación de la estructura lógica:
$$ \begin{array}{c} \text{Proceso de Inducción} \\ \hline \begin{array}{|c|c|} \hline \text{Paso 1: Base } (n=1) & 35 \vdots 35 \text{ (Correcto)} \\ \hline \hline \text{Paso 3: Tesis } (n=k+1) & \text{Probamos que } 35 \text{ divide a } P(k+1) \\ \hline \end{array} \end{array} $$
Por lo tanto, queda demostrado que:
$$ \boxed{(6^{2n} - 1) \vdots 35} $$
1. Base Inductiva: Probamos para $n = 1$.
$$ 6^{2(1)} - 1 = 6^2 - 1 = 36 - 1 = 35 $$
Como $35$ es divisible por $35$ ($35 = 35 \times 1$), la base es verdadera.
2. Hipótesis Inductiva: Suponemos que es cierto para $n = k$. Es decir, existe un entero $m$ tal que:
$$ 6^{2k} - 1 = 35m \implies 6^{2k} = 35m + 1 $$
3. Tesis Inductiva: Debemos demostrar que es cierto para $n = k + 1$.
Queremos probar que $(6^{2(k+1)} - 1)$ es divisible por $35$.
Desarrollamos la expresión:
$$ \begin{aligned} 6^{2(k+1)} - 1 &= 6^{2k+2} - 1 \\ &= 6^{2k} \cdot 6^2 - 1 \\ &= 36 \cdot 6^{2k} - 1 \end{aligned} $$
Sustituimos nuestra hipótesis inductiva ($6^{2k} = 35m + 1$):
$$ \begin{aligned} &= 36(35m + 1) - 1 \\ &= 36 \cdot 35m + 36 - 1 \\ &= 36 \cdot 35m + 35 \end{aligned} $$
Factorizando el $35$:
$$ 35(36m + 1) $$
Como $(36m + 1)$ es un número entero, la expresión es múltiplo de $35$.
Representación de la estructura lógica:
$$ \begin{array}{c} \text{Proceso de Inducción} \\ \hline \begin{array}{|c|c|} \hline \text{Paso 1: Base } (n=1) & 35 \vdots 35 \text{ (Correcto)} \\ \hline \hline \text{Paso 3: Tesis } (n=k+1) & \text{Probamos que } 35 \text{ divide a } P(k+1) \\ \hline \end{array} \end{array} $$
Por lo tanto, queda demostrado que:
$$ \boxed{(6^{2n} - 1) \vdots 35} $$