数学归纳法的核心在于通过 归纳假设 将命题从基础情形推广到所有自然数。其有效性基于以下逻辑结构:
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归纳基础
首先证明当 \( n = n_0 \)(通常为1)时命题成立。这是递推的起点,确保命题在最小自然数上正确。
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归纳假设
假设当 \( n = k \)(\( k \geq n_0 \))时命题成立。这一步是关键,它允许我们利用已知条件推导出下一个情形。
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归纳证明
基于归纳假设,证明当 \( n = k + 1 \) 时命题也成立。通过这一推导,我们确保如果命题对 \( k \) 成立,那么对 \( k + 1 \) 也成立,从而形成递推链。
核心逻辑 :归纳假设并非随意设定,而是基于已证明的基础情形。通过这一假设,我们能够将命题的验证从单一情形扩展到所有自然数,形成“传递性”。这种结构确保了命题在所有自然数上的正确性。
总结 :归纳假设是数学归纳法的桥梁,它连接了基础情形与一般情形,使得通过证明“基础→归纳步骤”即可确立命题对所有自然数的成立。