■数学的帰納法?(その1)

[Q](2a)!(2b)!/a!b!(a+b)!は整数であることを証明せよ.

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 a≧bとしても一般性は失われない.

  2a≧(a+b)≧2b≧b,aと2bの大小関係は不明.

  a≧2b,a<2bで場合分けしなければいけないのかもしれないが,直接,割ってみると

N=(2a)!(2b)!/a!b!(a+b)!

=(a+b+1)(a+b+2)・・・(2a)・(b+1)(b+2)・・・(2b)/a!

(a+b+1)(a+b+2)・・・(2a)の項数は

  2a−(a+b)=a−b

であるから(a−b)!で割り切れる.

(b+1)(b+2)・・・(2b)の項数は

  2b−b=b

であるからb!で割り切れる.

 しかし,このあとがうまくいかない.帰納法を使ってみたらどうだろうか?

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[1]b=0のとき

(2a)!/a!a!は整数 (OK)

[2]N=(2a)!(2b)!/a!b!(a+b)!

=(a+b+1)(a+b+2)・・・(2a)・(b+1)(b+2)・・・(2b)/a!は整数であるとする.

M=(2a)!(2b+2)!/a!(b+1)!(a+b+1)!

M/N=(2b+1)(2b+2)/(b+1)(a+b+1)

=2(2b+1)/(a+b+1)

M=2(2b+1)N/(a+b+1)

N/(a+b+1)が整数であればよいことになるが,

a!N=(a+b+1)(a+b+2)・・・(2a)・(b+1)(b+2)・・・(2b)

a!N/(a+b+1)=(a+b+2)・・・(2a)・(b+1)(b+2)・・・(2b)

において,1,・・・,aは(a+b+1)では割り切れない→Nは(a+b+1)で割り切れる→Mは整数

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[雑感]帰納法以外の証明はないだろうか?

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