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9. Probar por inducción que para todo número natural \( n \) se cumple que \( n^{2} \) es la suma de los primeros \( n \) números impares.

Ask by Mcguire Wood. in Argentina
Mar 19,2025

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Answer

Para cualquier número natural \( n \), la suma de los primeros \( n \) números impares es igual a \( n^2 \).

Solution

**Base de inducción:** Para \( n = 1 \), la suma de los primeros \( 1 \) número impar es: \[ 1 = 1^2 \] Por lo tanto, la afirmación es cierta para \( n = 1 \). **Paso inductivo:** Supongamos que la afirmación es verdadera para algún \( n = k \), es decir, supongamos que: \[ 1 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) = k^2 \] Ahora debemos demostrar que la afirmación es verdadera para \( n = k + 1 \). El siguiente número impar después de \( 2k - 1 \) es \( 2(k+1)-1 = 2k+1 \). Entonces, la suma de los primeros \( k + 1 \) números impares es: \[ 1 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) + (2k+1) \] Usamos la hipótesis de inducción: \[ 1 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) = k^2 \] Por lo tanto: \[ k^2 + (2k+1) = k^2 + 2k + 1 \] Notamos que: \[ k^2 + 2k + 1 = (k+1)^2 \] Así, se cumple que: \[ 1 + 3 + 5 + \cdots + (2k-1) + (2k+1) = (k+1)^2 \] **Conclusión:** Por el principio de inducción matemática, la afirmación es cierta para todo número natural \( n \): la suma de los primeros \( n \) números impares es igual a \( n^2 \).

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The Deep Dive

¡Por supuesto! Vamos a probar por inducción que para todo número natural \( n \), se cumple que \( n^2 \) es la suma de los primeros \( n \) números impares. **Base de inducción:** Para \( n = 1 \), la suma de los primeros \( 1 \) número impar es \( 1 \), y \( 1^2 = 1 \). Por lo tanto, la base es verdadera. **Paso inductivo:** Supongamos que la afirmación es cierta para algún número natural \( k \), es decir, que \( 1 + 3 + 5 + \ldots + (2k-1) = k^2 \). Ahora debemos demostrar que es cierto para \( k + 1 \): La suma de los primeros \( k + 1 \) números impares se puede expresar como: \[ 1 + 3 + 5 + \ldots + (2k-1) + (2(k+1) - 1). \] Sustituyendo la hipótesis de inducción, tenemos: \[ k^2 + (2k + 1). \] Al simplificar, obtenemos: \[ k^2 + 2k + 1 = (k + 1)^2. \] Esto confirma que para \( k + 1 \) la afirmación también es verdadera. Por lo tanto, por inducción completa, la afirmación es cierta para todos los números naturales \( n \). ¡Y ahí lo tenemos! La suma de los primeros \( n \) números impares siempre da como resultado \( n^2 \). ¡Matemáticas en acción!

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