Prvo rješenje.
log(1+11)+2log(1+21)+3log(1+31)+⋯+nlog(1+n1)=log12+2log23+3log34+⋯+nlognn+1=log2−log1+2log3−2log2+3log4−3log3+⋯+nlog(n+1)−nlogn=nlog(n+1)−log2−log3−⋯−logn=nlog(n+1)−(log2+log3+⋯+logn)=nlog(n+1)+log(n+1)−(log2+log3+⋯+logn+log(n+1))=(n+1)log(n+1)−log(2⋅3⋅…⋅n⋅(n+1))=(n+1)log(n+1)−log((n+1)!).
Drugo rješenje.
log[(1+11)(1+21)2(1+31)3⋯(1+n1)n]=log[12⋅(23)2⋅(34)3⋯(nn+1)n]=log[1⋅22⋅33⋯nn2⋅32⋅43⋯(n+1)n]=log[11⋅21⋅31⋯n1⋅(n+1)n]=log[n!1⋅(n+1)n]=log[n!⋅(n+1)(n+1)n⋅(n+1)]=log[(n+1)!(n+1)n+1]=log(n+1)n+1−log((n+1)!)=(n+1)log(n+1)−log((n+1)!).
Treće rješenje.
Dokaz matematičkom indukcijom.
- Provjera tvrdnje za n=1.
log(1+11)=(1+1)log(1+1)−log(2!)⟹log2=2log2−log2,
što je istinita jednakost.
- Pretpostavimo da tvrdnja
log(1+11)+2log(1+21)+3log(1+31)+⋯+nlog(1+n1)=(n+1)log(n+1)−log((n+1)!)
vrijedi za neki n∈N i dokažimo da tada vrijedi i za n+1, odnosno da vrijedi
log(1+11)+2log(1+21)+3log(1+31)+⋯+nlog(1+n1)+(n+1)log(1+n+11)=(n+2)log(n+2)−log((n+2)!).
Ako primijenimo pretpostavku na prvih n članova s lijeve strane i dodamo (n+1)-vi član, dobivamo redom:
(n+1)log(n+1)−log((n+1)!)+(n+1)log(1+n+11)=(n+1)log(n+1)−log((n+1)!)+(n+1)logn+1n+2=(n+1)log(n+1)−log((n+1)!)+(n+1)log(n+2)−(n+1)log(n+1)=(n+1)log(n+2)−log((n+1)!)=(n+1)log(n+2)+log(n+2)−log(n+2)−log((n+1)!)=(n+2)log(n+2)−log((n+1)!⋅(n+2))=(n+2)log(n+2)−log((n+2)!).
Time smo dokazali da dana tvrdnja vrijedi za sve prirodne brojeve n.