Para todo
natural, mostre que
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Precisamos mostrar que, para qualquer número natural
, o produto dos cossenos
é igual a . Para resolver isso, vamos precisar usar identidades trigonométricas que envolvem produtos de cossenos e expressões com seno.
Passo 2
Primeiro, vamos entender como simplificar o produto dos cossenos. Sabemos que existe uma identidade trigonométrica que relaciona o produto de cossenos com uma expressão envolvendo seno. A identidade é:
Nosso objetivo é provar que essa identidade realmente funciona para qualquer número natural
.
Passo 3
Para provar essa identidade, vamos usar o método da indução matemática, que consiste em dois passos:
- Base da indução: Verificar se a igualdade vale para
. - Passo indutivo: Assumir que a igualdade vale para algum
e mostrar que ela também vale para .
Passo 4
Base da Indução (
)
Quando
, o produto dos cossenos é apenas
. Vamos ver se a identidade funciona:
Sabemos que , então substituindo:
Como
, a base da indução está correta.
Passo 5
Passo Indutivo
Vamos supor que a identidade vale para
, ou seja:
Agora, precisamos mostrar que a igualdade também vale para
:
Usando a hipótese de indução:
Sabemos que , então:
Assim, a identidade também vale para
.
Resposta
Portanto, por indução matemática, mostramos que para todo número natural
:
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<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -0.09ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“5.757ex” height=“1.636ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -683 2544.6 723”><title>n in N</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“1D45B” d=“M21 287Q22 293 24 303T36 341T56 388T89 425T135 442Q171 442 195 424T225 390T231 369Q231 367 232 367L243 378Q304 442 382 442Q436 442 469 415T503 336T465 179T427 52Q427 26 444 26Q450 26 453 27Q482 32 505 65T540 145Q542 153 560 153Q580 153 580 145Q580 144 576 130Q568 101 554 73T508 17T439 -10Q392 -10 371 17T350 73Q350 92 386 193T423 345Q423 404 379 404H374Q288 404 229 303L222 291L189 157Q156 26 151 16Q138 -11 108 -11Q95 -11 87 -5T76 7T74 17Q74 30 112 180T152 343Q153 348 153 366Q153 405 129 405Q91 405 66 305Q60 285 60 284Q58 278 41 278H27Q21 284 21 287Z”></path></g><g data-mml-node=“mo” transform=“translate(877.8,0)”><path data-c=“2208” d=“M84 250Q84 372 166 450T360 539Q361 539 377 539T419 540T469 540H568Q583 532 583 520Q583 511 570 501L466 500Q355 499 329 494Q280 482 242 458T183 409T147 354T129 306T124 272V270H568Q583 262 583 250T568 230H124V228Q124 207 134 177T167 112T231 48T328 7Q355 1 466 0H570Q583 -10 583 -20Q583 -32 568 -40H471Q464 -40 446 -40T417 -41Q262 -41 172 45Q84 127 84 250Z”></path></g><g data-mml-node=“TeXAtom” data-mjx-texclass=“ORD” transform=“translate(1822.6,0)”><g data-mml-node=“mi”><path data-c=“2115” d=“M20 664Q20 666 31 683H142Q256 683 258 681Q259 680 279 653T342 572T422 468L582 259V425Q582 451 582 490T583 541Q583 611 573 628T522 648Q500 648 493 654Q484 665 493 679L500 683H691Q702 676 702 666Q702 657 698 652Q688 648 680 648Q633 648 627 612Q624 601 624 294V-8Q616 -20 607 -20Q601 -20 596 -15Q593 -13 371 270L156 548L153 319Q153 284 153 234T152 167Q152 103 156 78T172 44T213 34Q236 34 242 28Q253 17 242 3L236 -1H36Q24 6 24 16Q24 34 56 34Q58 35 69 36T86 40T100 50T109 72Q111 83 111 345V603L96 619Q72 643 44 648Q20 648 20 664ZM413 419L240 648H120L136 628Q137 626 361 341T587 54L589 68Q589 78 589 121V192L413 419Z”></path></g></g></g></g></svg></mjx-container></span>, as seguintes proposições: <span class="math-inline ">
<mjx-container class=“MathJax” jax=“SVG”><svg style=“vertical-align: -1.238ex;” xmlns=“http://www.w3.org/2000/svg” width=“40.601ex” height=“3.195ex” role=“img” focusable=“false” viewBox=“0 -864.9 17945.5 1412”><title>1/1.4 + 1/4.7 + 1/(7.10) + … + 1/((3n-2)(3n+1)) = n/(3n+1)</title><g stroke=“currentColor” fill=“currentColor” stroke-width=“0” transform=“scale(1,-1)”><g data-mml-node=“math”><g data-mml-node=“mfrac”><g data-mml-node=“mn” transform=“translate(495.1,394) scale(0.707)”><path data-c=“31” d=“M213 578L200 573Q186 568 160 563T102 556H83V602H102Q149 604 189 617T245 641T273 663Q275 666 285 666Q294 666 302 660V361L303 61Q310 54 315 52T339 48T401 46H427V0H416Q395 3 257 3Q121 3 100 0H88V46H114Q136 46 152 46T177 47T193 50T201 52T207 57T213 61V578Z”></path></g><g data-mml-node=“mn” transform=“translate(220,-345) scale(0.707)”><path data-c=“31” d=“M213 578L200 573Q186 568 160 563T102 556H83V602H102Q149 604 189 617T245 641T273 663Q275 666 285 666Q294 666 302 660V361L303 61Q310 54 315 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<html><head></head><body><div>Prove, para <span class="math-inline ">
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