Matematik Dünyas n n geçen say s nda

Benzer belgeler
Ard fl k Say lar n Toplam

256 = 2 8 = = = 2. Bu kez de iflik bir yan t bulduk. Bir yerde bir yanl fl yapt k, ama nerde? kinci hesab m z yanl fl.

Bu dedi im yaln zca 0,9 say s için de il, 0 la 1 aras ndaki herhangi bir say için geçerlidir:

O + T + U + Z = 30 (30) 2K + I + R = 40 (40) E + 2L + = 50 (50) A + L + T + M + I + fi = 60 (60) Y + E + T + M + + fi = 70 (70) 2S + 2E + K + N = 80

yaz -tura at yor. Yaz gelirse birinci oyuncu, tura gelirse ikinci oyuncu kazanacak. Birinci oyuncu oyunun bafl nda ortaya 1 lira koyuyor.

Oyunlar mdan s k lan okurlardan -e er varsa- özür dilerim.

Bir odada sonsuz say da insan n bulundu unu varsayal m. Bu

Bu yaz girifle gereksinmiyor. Do rudan, kan tlayaca m z

Bir yaz mda, kimbilir hangisinde,

Bir tavla maç 5 te biter. Yani 5 oyun kazanan ilk oyuncu

Bir tan mla bafllayal m. E er n bir do al say ysa, n! diye yaz -

Do al say lar kümesi, yani {0, 1, 2, 3, 4,... } kümesi, toplama

Olas l k Hesaplar (II)

içinde seçilen noktan n birinci koordinat birincinin geldi i saati, ikinci koordinat ysa

Bu bölümde, bugüne dek ancak rüyalar n zda görece inizi

Topolojik Uzay. Kapak Konusu: Topoloji

Yeniflemeyen Zarlar B:

Olas l k hesaplar na günlük yaflam m zda s k s k gereksiniriz.

Her noktas ya maviye ya k rm z ya boyanm fl bir düzlem

Bu yaz da dizileri kullanarak birbirinden ilginç

Bir önceki yaz da, yaz -tura oyununda yoksulun zengine karfl

Geçen bölümde, Zorn Önsav varsay larak yis ralama Teoremi

Bir Tekhücrelinin Soyunu Sonsuza Dek Sürdürme fians

Önsav 1. Her fley yukardaki gibi olsun. {ƒ 1 (V) g 1 (W) : V X, W Y, V ve W aç k}

Do ufl Üniversitesi Matematik Kulübü Matematik Bireysel Yar flmas 2004 Soru ve Yan tlar

Yüzde Yüz Sonlu Sonsuz Oyunlar

Yoksulun Kazanabildi i Bir Oyun

Afla da yedi matematiksel olgu bulacaks n z. Bu olgular n

Bu yaz da 6 mant k sorusu sorup yan tlayaca z.

Bir önceki yaz da, n bir tek tamsay oldu unda n n sihirli

Rastgele Bir Say Seçme ya da Olas l k Nedir

Yan t Bilinmeyen Bir Soru

Çocuk dergilerinin flaflmaz sorusudur: Afla daki karenin

1/3 Nerde ya da Kaos a Girifl

Bu bölümde birkaç yak nsak dizi örne i daha görece iz.

Sevdi im Birkaç Soru

Oyunumuz iki kifli aras nda ve n m boyutlu bir dikdörtgenin

Yak nsak diziler kümesini Y ile gösterelim. Bu bölümde Y

Eski Yunan matematikçileri cetvel ve pergel yard m yla

Koninin Düzlemlerle Kesiflimi Selçuk Demir* / sdemir@bilgi.edu.tr

Bir çekirge çok ama çok uzun bir yol üstünde. Çekirge öne

Bu bölümde eski iyis ralamalardan yenilerini elde etmeyi ö renece iz.

Dördüncü K s m: Gerçel Say lar Yap s

Okurun bir önceki bölümü okudu unu ve orada ortaya

Üst Üçgensel Matrisler

En az enerji harcama yasas do an n en bilinen yasalar ndan

Bu ay n konusu olan problem Amerika da baya heyecan

Saymak San ld Kadar Kolay De ildir

Hemen Hemen Her Sonlu Çizge Asimetriktir

Do ufl Üniversitesi Matematik Kulübü Matematik Bireysel Yar flmas 2005 Soru ve Yan tlar

Afin ve zdüflümsel Düzlemler

Bu bölümde kan tlayaca m z teoremi, artan ve üstten s -

Do al Say lar Do al Say larla Toplama fllemi Do al Say larla Ç karma fllemi Do al Say larla Çarpma fllemi Do al Say larla Bölme fllemi Kesirler

Gerçel Say larla p-sel Tamsay lar Aras ndaki Benzerlik

Birkaç Oyun Daha Birinci Oyun.

22. Zorn Önsav na Girifl

14. Ordinallerde Çarpma fllemi

4. yis ralamalar Hissetmek

Bu bölümde okuru Seçim Aksiyomu nun neden do al bir

Geçmiflte (n/(n+1))n dizisinin 1 e yak nsad n f s ldad k

yis ralamalar Hissetmek

TANIM : a, a, a, a,..., a R ve n N olmak üzere,

Xherhangi bir küme olsun. Mesela X olabilir (ama olmayabilir

Bir oteliniz var. Otelinizin sonsuz say da odas var. Her odan n

ÜN TE II L M T. Limit Sa dan ve Soldan Limit Özel Fonksiyonlarda Limit Limit Teoremleri Belirsizlik Durumlar Örnekler

Do ufl Üniversitesi Matematik Kulübü Matematik Yar flmas 2003 Bireysel Yar flma Soru ve Çözümleri

Ünlü Alman matematikçisi Kari Friedrick Gauss 10 yafl ndayken,

ÜN TE KES RLERDEN ALANLARA. Kesirleri Tan yal m. Basit Kesirler

Bu yaz da, r yar çapl bir çemberin çevresinin neden 2 r, alan n n

Geçen bölümde, P1 ve P2 özelliklerini sa layan (, S, 0)

ZARLARLA OYNAYALIM. Önden = = + = Arkadan = = + + = = + + =

BİR SAYININ ÖZÜ VE DÖRT İŞLEM

Matemati i bir iki sayfa erteleyerek, gerçel say larda s -

Sonlu bir kümenin eleman say s n n ne demek oldu unu

Bir (xn)n dizisinin (n sonsuza giderken) limitini tan mlam fl

KES RLER. Bunlar biliyor musunuz? Bütün bir fleyin bölündü ü iki eflit parçadan her biri. Tam, bölünmemifl fley. Bütün elma gibi.

Kesirli say dizileriyle çal flmaya devam ediyoruz. Geçmiflte

Yalanc n n Hakk ndan Gelmek!

Fermat Ne Biliyordu? (I)

Kalkınma Politikasının Temelleri

Dünya satranç flampiyonu Kasparov la bir el satranç oynayacak olsan z, yüzde yüz yenilece inizi önceden kestirebilirsiniz. Kasparov a karfl hemen

Biraz Kümeler Kuram ve Birkaç Do al Say

Bu noktaya gelene kadar nin birçok özelli ini kan tlad k.

UZUNLUKLARI ÖLÇEL M. Çubuk yedi birim. Oysa flimdi 5 birim görülüyor. 7-5 = 2 boyanacak. Çubuk kareli kâ tta = 7 görülmektedir.

Do al Say lar. Do al Say larla Toplama fllemi. Do al Say larla Ç karma fllemi. Do al Say larla Çarpma fllemi. Do al Say larla Bölme fllemi.

Hiç K salmadan K salan Yol

NÜMER IK ANAL IZ. Nuri ÖZALP FONKS IYONLARA YAKLAŞIM. Bilimsel Hesaplama Matemati¼gi

Bahçe Sorusu 1. Girifl. Daire biçiminde bir bahçeye, merkezden bafllayarak, birer metre aral klarla yatay ve dikey s ralanm fl fi-

Bundan sonra, alttan ikinci s ran n en sa ndaki çubu u so-

Pokerin Matemati i Ali Nesin* /

MATEMAT K. Hacmi Ölçme

11. SINIF KONU ANLATIMLI. 2. ÜNİTE: KUVVET ve HAREKET 3. Konu TORK, AÇISAL MOMENTUM ve DENGE ETKİNLİK ve TEST ÇÖZÜMLERİ

11. SINIF KONU ANLATIMLI. 2. ÜNİTE: KUVVET ve HAREKET 4. KONU AĞIRLIK MERKEZİ - KÜTLE MERKEZİ ETKİNLİK ÇÖZÜMLERİ

Tafl Eksiltme Oyunlar Ali Nesin /

fonksiyonu, her x 6= 1 reel say s için tan ml d r. (x 1)(x+1) = = x + 1 yaz labilir. Bu da; f (x) = L

Seks, yemek ve oyun do al zevklerdendir. Her memeli hayvan

Matematikte sonsuz bir s fatt r, bir ad de ildir. Nas l sonlu bir s fatsa, matematikte kullan lan sonsuz da bir s fatt r. Sonsuz, sonlunun karfl t d

Kümeler toplulu unun bir küme olamayaca n Bertrand

L K Ö R E T M. temel1 kaynak MUTLU. Matematik Türkçe Hayat Bilgisi

Ekip Yönetimi çin Araçlar 85. Ekip olarak karfl laflt m z en büyük meydan okuma: Ekip olarak en büyük gücümüz:

Transkript:

Say lar n Güçlerini Toplamak Tosun Terzio lu* tosun@sabanciuniv.edu.tr Matematik Dünyas n n geçen say s nda (MD-2003-IV, safya 21) ilk n tek say - n n toplam n n n 2 oldu u tümevar m yöntemiyle kan tlanmaktayd. Tümevar m yöntemiyle yap lan kan tlar, o yaz da da belirtildi i gibi, oldukça mekanik bir nitelik tafl r. Kan t geçerlidir hiç flüphesiz, ancak kan tlad m z önermenin nereden ç kt n, neden do ru oldu unu pek anlayamadan tümevar mla beklenen sonuca ulafl r z. Baz ders kitaplar n n sonunda okura kolayl k olsun diye kitab n içindeki al flt rmalar n sonuçlar verilir ama çözümleri verilmez. Çözüm okura b rak l r. Tümevar m yöntemini kulland m zda ço u kez buna benzer bir durumla karfl karfl ya kal r z. Elimizdeki örne i kullanarak ayn problemi iki farkl biçimde ifade edelim: Birinci Soru. 1 + 3 + 5 +... + (2n 1) = n 2 eflitli ini kan tlay n z. kinci Soru. 1 + 3 + 5 +... + (2n 1) kaçt r? Birinci soruyla karfl laflan deneyimli okur hemen tümevar m yöntemine baflvurur ve istenilen kan t çok da zorlanmadan elde eder. Çünkü toplam n sonucu verilmifltir. Sadece ikinci soru verilmiflse ve okur da yan t n n 2 oldu unu bilmiyorsa, tümevar m yöntemi ilk baflta hiçbir flekilde ifline yaramaz. Biri onun kula na n 2 yi bir dene diye f s ldarsa ne âlâ! Ama o zaman da ikinci soru art k birinci soruya dönüflmüfl olur. kinci soruyla karfl - laflan kifli birinden veya bir yerden böyle bir yard m alamazsa ifli oldukça zordur. Daha sonra geri dönmek üzere bu sonlu toplam bir kenara b rak p baflka ve daha yal n bir sonlu toplama bakal m. lk n say n n toplam n bulmaya çal flal m. Bununla ilgili hofl bir hikâye de var. Bundan iki yüz yirmi y l kadar önce s n f n n gürültü yapmas - na k zan bir ö retmen ceza olarak ö rencilerinden 1 den 100 e kadar bütün say lar toplamalar n ister. Düflünün, 1 den bafllay p 100 e kadar tüm say - lar tek tek toplayacaks n z! Dokuz on yafl ndaki ö renciler bu a r cezay yerine getirmek için oflaya * Sabanc Üniversitesi ö retim üyesi. puflaya çal flmaya bafllarlar. S n f art k sessizdir ve ö retmen de memnundur. Ama k sa bir süre sonra ö retmen bir ö rencinin hiçbir fley yapmadan oturdu unu görür. Ö retmen neden ödevini yapmaya çal flmad n sorup çocu u tembellikle suçlar ve adamak ll azarlar. O ana kadar sessiz duran çocuk ise ödevi çoktan tamamlad n söyler. Ad Carl Friedrich Gauss olan bu çocuk 1 den 100 e kadar bütün say lar s rayla yaz p toplamak yerine flöyle düflünmüfl olabilir: Birinci say olan 1 le sonuncu say olan 100 ün toplam 101 dir. kinciyle sondan ikinciyi, üçüncüyle sondan üçüncüyü toplarsak da hep 101 elde ederiz. Yani 1 den 100 e kadar olan say lar bu flekilde efllefltirirerek, Carl Friedrich Gauss, biraz daha büyüdüğünde. 1 + 100 = 2 + 99 = 3 + 98 =... = 50 + 51 = 101 elde ederiz. Bu efllefltirmede tam elli çift vard r ve böylece sonuç 50 101 = 5050 olur. Bir baflka deyiflle küçük Gauss, say lar teker teker toplamak yerine ikifler ikifler gruplayarak toplam flt r. Bunu flöyle de gösterebiliriz: 1 + 2 + 3 +... + 48 + 49 + 50 + 100 + 99 + 98 +... + 53 + 52 + 51 101 + 101 + 101 +... + 101 + 101 + 101 Gauss flöyle de düflünmüfl olabilirdi: x = 1 + 2 +... + 99 + 100 olsun. Bu toplam tersten yazal m: x = 100 + 99 +... + 2 + 1 Bu iki ifadeyi altalta yaz p toplarsak, 2x = 101 + 101 +... + 101 + 101 buluruz, çünkü altalta gelen say lar n toplam 101 dir. Yukarda tam 100 tane 101 vard r. Dolay s yla, 2x = 101 100 ve x = 101 50 = 5050. flte kan t n bir resmi: 1 + 2 + 3 +... + 98 + 99 + 100 100 + 99 + 98 +... + 3 + 2 + 1 101 + 101 + 101 +... + 101 + 101 + 101 68

Demek Gauss un ileride çok ünlü bir matematikçi olaca n n daha o yafllarda belli olmufl! Biz ise, k ssadan hisse olarak iyi matematikçi biraz tembeldir diyebiliriz. Asl nda, matematikçi hammall sevmez demek daha do ru ve fl k olurdu. Bu ak l yürütme tarz n genellefltirelim. 1 den herhangi bir say ya kadar olan say lar n toplam n hesaplayal m. n, herhangi bir say olsun. 1 + 2 +... + (n 1) + n toplam n bulmak istiyoruz. Bu toplama x diyelim: x = 1 + 2 +... + (n 1) + n Ayn toplam bir de tersten yazal m: x = n + (n 1) +... + 2 + 1 Ve gene bu iki ifadeyi altalta yaz p toplayal m. Altalta gelen say lar n toplam n + 1 etti inden, 2x = (n + 1) + (n + 1) +... + (n + 1) buluruz. Burada n tane (n + 1) oldu undan, 2x = n(n + 1); buradan da x = n(n + 1)/2 elde ederiz. Art k, genel olarak, 1 den herhangi bir n say - s na kadar olan tüm say lar n toplam için bir fomülümüz var: 1 + 2 + 3 + 4 +... + n = n(n + 1)/2. Buna Gauss formülü ad n verelim. stersek flimdi bir de tümevar m yöntemine baflvurup bu formülün ayr bir kan t n da verebiliriz. Biz bunu yapmak yerine Gauss formülüyle biraz oynayal m. lkin her iki taraf da 2 yle çarpal m: 2 + 4 + 6 + 8 +... + 2n = n(n + 1) = n 2 + n. Böylece ilk n çift say n n toplam n bir ç rp da bulmufl olduk. fiimdi ilk n tek say n n toplam n hesaplayal m. lk n tek say n n toplam na T(n) diyelim: T(n) = 1 + 3 + 5 +... + (2n 1). Bir yandan, yukardaki hesaptan dolay, 2 + 4 + 6 +... + 2n + T(n) = n 2 + n + T(n); öte yandan, 2 + 4 + 6 +... + 2n + T(n) = = 1 den 2n ye kadar olan say lar n toplam = 2n için Gauss formülü = 2n(2n + 1)/2 = n(2n + 1) = 2n 2 + n. Demek ki n 2 + n + T(n) = 2n 2 + n. Bu denklemi çözersek, T(n) = n 2 buluruz. stedi imizi bulduk: 1 + 3 + 5 +... + (2n 1) = n 2. Buraya kadar iflimiz oldukça kolayd. Gelin biraz daha h rsl olal m ve 1 den herhangi bir n say s na kadar olan bütün say lar n karelerini toplayal m, yani 1 2 + 2 2 + 3 2 + 4 2 +... + n 2 için bir formül bulal m. Ama neden sadece kareleri toplamaya çal flal m ki? Kendimizi k s tlamayal m, bafllam flken sadece ikinci kuvvetleri alaca m za daha genel olarak, 1 k + 2 k + 3 k + 4 k +... + n k toplam n hesaplamaya çal flal m. k = 0 ise, yan t n dir elbette. k = 1 iken yan t yukarda bulduk, ama k = 2 halinde bile Gauss un ak l yürütme tarz n n bizi bir yere götürmeyece ini görebiliriz. Kimse de kula m za sonucu f s ldam yor. Toplam bilmedi imizden tümevar m yöntemiyle ifle giriflemiyoruz. Bu toplam t k (n) ile gösterelim: t k (n) = 1 k + 2 k + 3 k + 4 k +... + n k. Acaba bu ifade nas l bir fley? Bunun n nin bir fonksiyonu oldu u kesin, örne in, t 0 (n) = n, t 1 (n) = n 2 /2 + n/2, ama n nin nas l bir fonksiyonu oldu unu bilmiyoruz. Bu bilmedi imiz fonksiyonun neye benzedi ini görebilsek belki biraz ilerleme kaydederiz. fiimdi, yaz n n bu aflamas nda okurun pek anlam veremeyebilece i bir fley yapal m. Matematikte ilk bak flta anlam verilemeyen bu tür fleylere yarat c l k denir. Yarat c l m z, yukardaki toplam sondan bafla do ru yazmaktan ibaret! n k + (n 1) k + (n 2) k +... + (n (n 1)) k = t k (n) Biraz düflünelim flimdi... Genel terim (n j) k ve toplam m z bu sefer j üzerinden, j = 0 dan j = n 1 e kadar (n j) k terimlerini topluyoruz... Ayr ca, toplam n ald m z (n j) k terimlerinin say s tam tam na n ye eflit. (n j) k terimini binom teoreminin yard m yla açarsak, elde ederiz. Bu ifadede j, 0 dan n 1 e kadar de iflse de, j yi bir sabit olarak düflünürsek, arad m z toplamdaki her (n j) k teriminin n nin k-inci dereceden bir polinomu oldu unu görürüz. Toplam - m zda n tane böyle polinom oldu u da aflikâr. Demek ki toplamda n tane n k y toplayaca z. n n k = n k+1 oldu una göre, t k (n) ile gösterdi imiz fonksiyonun n nin (k+1)-inci dereceden bir polinomu oldu u yönünde bir tahmin yürütebiliriz. Hemen bir özel hale, Gauss formülüne bakal m. Burada k = 1 ve toplam t 1 (n) = n/2 + n 2 /2, tahmin etti imiz üzere (k+1)-inci, yani ikinci dereceden bir polinom. k = 0 oldu unda da t 1 (n) = n ve 69

bu durumda da (k+1)-inci, yani birinci dereceden bir polinom. Bu özel haller tahminimizin do rulu- u konusundaki düflüncenizi güçlendiriyor. O halde gelin gözümüzü karart p genelde, t k (n) = a k+1 n k+1 + a k n k +... + a 1 n + a 0 eflitli ini varsayal m. Bu varsay m n do ru oldu unu kan tlasak bile iflimiz bitmiyor. Hâlâ bu polinomun a 0, a 1,..., a k, a k+1 katsay lar n hesaplamam z gerekecek. Bu katsay lardan da tam k + 2 tane var! fiöyle bir strateji düflünelim: Henüz bilemedi imiz bir yöntemle bu ifadedeki katsay lar, yani a k+1, a k,..., a 1, a 0, say lar n bulsak o zaman tümevar m yöntemini kullan r ve tabii herfleyi do ru yapt ysak arad m z sonuca (daha do rusu kan - ta) ulafl r z. Bu stratejiyi benimseyip yola ç kal m. Afla daki karede olas bir çözüm yolu bulacaks n z. Ama biz daha güzelini yapmak istiyoruz. E er t k (n) = a k+1 n k+1 + a k n k +... + a 1 n + a 0 eflitli i do ruysa, n ye 1 den k+2 ye kadar de erler vererek, a k+1 1 k+1 + a k 1 k +... + a 1 1 + a 0 = 1 k a k+1 2 k+1 + a k 2 k +... + a 1 2 + a 0 = 1 k + 2 k... a k+1 (k+2) k+1 + a k (k+2) k +... + a 1 (k+2) + a 0 = 1 k +... + (k+2) k gibi k+2 tane lineer denklem elde ederiz ve flansl bir günümüzdeysek bu sistemi çözüp a 0, a 1,..., a k, a k+1 bilinmeyenlerini buluruz. k = 1, 2, 3 için neyse de, daha büyük k ler için bu yöntem çok zaman ve enerji alaca gibi, pek estetik de say lmaz. Birinci Deneme. t k (n+1) t k (n) polinomunun derecesinin k oldu unu görmek zor de il. fiimdi ifadesine bakal m. Kolayca görülece i üzere, Burada, üç noktayla gösterilen her terimin paydas nda, sonuncu terimde oldu u gibi, n nin pozitif bir kuvveti var. Dolay s yla n sonsuza giderken bu terimlerin herbirinin limiti s f ra eflittir. Dolay s yla, Öte yandan, t k (n + 1) t k (n) = (n + 1) k ; demek ki, 70 Son iki sonuçtan (k+1)a k+1 = 1 ç kar, ve buradan da a k+1 katsay s n buluruz: Böylece ilk katsay m z hesaplam fl olduk. S ra di erlerinde... Gauss formülüyle karfl laflt rd m zda, bu özel halde, do ru sonucu buluyoruz. Bu da do ru yolda oldu umuza dair bir baflka ipucudur. Ama daha çok iflimiz var, daha a k, a k 1,..., a 0 katsay lar bulunacak. E er biraz soluklan p düflünürsek genel bir yöntem buldu umuzu anlayabiliriz. Gerçekten de t k (n) a k+1 n k+1 = a k n k +... + a 1 n + a 0 eflitli inden, t k (n) a k+1 n k+1 polinomunun derecesinin k oldu unu hemen görürüz. fiimdi, nas l biraz önce (k+1)-inci dereceden bir polinom olan t k nin baflkatsay s olan a k+1 i bulmuflsak, ayn yöntemle t k (n) a k+1 n k+1 polinomunun baflkatsay s olan a k yi de bulabiliriz. Önsav. E er p(x) = a k+1 X k+1 +... + a 0 herhangi bir (k + 1)-inci dereceden polinomsa, o zaman, Kan t: Aynen yukardaki gibi. Önsav t k (n) a k+1 n k+1 polinomuna uygulayal m: ifadesine ulafl r z. Eflitli in solundaki limiti hesaplay p bu sefer de a k katsay s n bulaca z. Bu limiti hesaplamak için t k (n+1) t k (n) = (n+1) k eflitli i elbette gerekecek. Ayr ca a k+1 = 1/(k+1) eflitli i de gerekecek, ama a k+1 in de erini yerine koymak için acele etmemize gerek yok, bunu sona da saklayabiliriz. Sonra, baz sadelefltirmeler olmal, paydaki n k+1 ve n k terimleri kaybolmal, ki limit sonlu bir say olsun. Ç kacak sonucu n k 1 e bölüp limit alaca m z akl m zda bulundurursak, iflimiz daha da k sal r: paydaki n k+1 ve n k terimleri sadelefltirince (1/2)kn k 1 +... elde ederiz (ayr nt lar afla daki gri karede). Üç noktayla gösterilen terimler n k 1 e bölününce herbirinin paydas nda n nin pozitif bir kuvveti kalacakt r. Demek ki her bir böyle terimin limiti s f r olacakt r. Dolay s yla bu terimleri tek tek

hesaplamam z gerekmiyor. Sonuçta limit k/2 ç kar. Bunu yukardaki önsava uygulayacak olursak, a k = 1/2 buluruz. kinci katsay y da bulduk. Çok ilginç, bu katsay k dan ba ms z... il, iki sonsuzdan birine giderdi. Ayr ca, n nin i 1 den küçük güçlerini t k,i (n+1) t k,i (n) teriminde hesaplamaya gerek yok, çünkü n i 1 e bölünüp limit al nd nda bunlar s f ra gidecekler. Demek ki t k,i (n+1) t k,i (n) teriminde sadece n nin (i 1)-inci güçlerini hesaplamal y z. t k,i polinomunu bildi imizden (formülü hemen yukarda) bunu yapabiliriz. Yapal m: t k (n+1) t k (n) = (n+1) k oldu undan, bu terimde n i 1 in katsay s dir. Bunu akl m zda tutup geri kalan terimlerdeki n i 1 in katsay s n hesaplayal m. Bir sonraki terim olan a k+1 (n+1) k+1 a k+1 n k+1 teriminin n i 1 in katsay s na katk s, kadard r. Bir sonraki terim olan a k (n+1) k a k n k teriminin n i 1 in katsay s na katk s, Bundan sonraki katsay y da gene ayn yöntemle önsav m z kullanarak hesaplayabiliriz. Sonuna kadar gidelim mi? Belki içinde limit olmayan güzel bir formül buluruz. Diyelim yukardaki yöntemle a k+1 a k,..., a i+1 katsay lar n hesaplad k ve s ra bir sonraki katsay olan a i yi hesaplamaya geldi. Biraz önce yapt m z gibi t k (n) a k+1 n k+1 a k n k... a i+1 n i+1 polinomuna, yani i-inci dereceden olan a i n i + a i 1 n i 1... + a 0 polinomuna bakaca z ve yukardaki önsav kullanarak baflkatsay olan a i yi bulaca z. Bu polinoma bir ad verelim, ad t k,i (n) olsun. Demek ki, t k,i (n) = t k (n) a k+1 n k+1 a k n k... a i+1 n i+1 = a i n i + a i 1 n i 1 +... + a 0. Önsavdan dolay, biliyoruz ki, Eflitli in solundaki limiti hesaplay p a i yi bulaca z. Bunun için, t k,i (n) = t k (n) a k+1 n k+1 a k n k... a i+1 n i+1 tan m n kullanaca z. Biliyoruz ki, n nin i den büyükeflit güçleri payda olan t k,i (n+1) t k,i (n) teriminde sadeleflecek, yoksa limit sonlu bir say ya de- kadard r. Bunu böylece devam ettirebiliriz. Genel olarak, j = k+1, k,..., i+1 ise, a k (n+1) k a k n k teriminin n i 1 in katsay s na katk s, kadard r. Demek ki (*) formülünün solundaki limit, yukarda teker teker buldu umuz katsay lar n toplam, yani, d r, daha t k fl k bir halde yazacak olursak, d r. Dolay s yla, (*) formülü bize, i = 1,..., k için, formülünü verir. Buradan da a i (i = 1,..., k) için tümevar msal bir formül bulunur. a k+1 i zaten biliyorduk. Geriye bir tek a 0 kal r. Di erlerini biliyorsak onu da bulmak kolay: 1 = 1 k = t k (1) = a k+1 1 k+1 + a k 1 k +... + a 1 1 + a 0 = a k+1 + a k +... + a 1 + a 0 oldu undan, a 0 = 1 a k+1 a k... a 1 dir. 71

Ama bütün bunlar bir varsay m alt nda, o varsay m da t k (n) fonksiyonunun n nin (k+1)-inci dereceden bir polinomu oldu udur. Bunu daha bilmiyoruz. Bulduklar m z gene de bir yazal m. Teorem 1. E er t k (n) = 1 k + 2 k +... + n k olarak tan mlanan t k fonksiyonu n nin (k+1)-inci dereceden bir polinomuysa ve t k (n) yi t k (n) = a k+1 n k+1 + a k n k +... + a 1 n + a 0 olarak yazarsak, o zaman, dir ve her i = 1,..., k için, a i katsay s, formülü taraf ndan, a 0 katsay s ise a 0 = 1 a k+1 a k... a 1 formülü taraf ndan verilir. fiimdi j = 0 dan bafllayarak j = n 1 de erine kadar toplarsak, Gezintimizde bir an dural m ve somuta dönüp birkaç n için t k (n) yi tam olarak bulal m. denklemini elde ederiz. Bu denklemi t k için çözelim. denklemine ulaflt k. k say s tek ise t k (n) ( 1) k t k (n 1) = 2t k (n) n k oldu undan, Tabii bütün bunlar hâlâ daha t k (n) fonksiyonunun n nin (k+1)-inci dereceden bir polinomu oldu u varsay m alt nda do ru. kinci Deneme. Gelifltirdi imiz bu yöntemi ilk bafla dönerek biraz daha irdeleyelim. fle (n j) k ifadesini açarak bafllayal m: denklemini, bundan da denklemini buluruz. Bu ifade bize, k say s n n tek say olmas halinde, t k toplam n t 1, t 2,..., t k 1 toplamlar cinsinden bulmam z sa lar. E er t k toplam n n (k+1)-inci dereceden bir denklem oldu u do ruysa... 72

Ancak, varsay m m z do ru bile olsa, k çift bir say ysa bu denklemden bir kazanç sa layamay z, çünkü k çift oldu unda sol taraftaki t k lar sadeleflirler ve ac gerçek etrafta t k filan kalmaz. Üçüncü Deneme. Vard m z ç kmazdan geri dönüp, teoremimizi bulurken kulland m z baflka bir yolu deneyelim. k > 0 olsun. Gene binom aç l m - n kullanarak bulunan flu denkleme bir göz atal m: Sol taraf i = 1 den i = n ye kadar toplarsak, toplama ç karma yöntemiyle (2 k+1 1 k+1 ) + (3 k+1 2 k+1 ) +... + ((n+1) k+1 n k+1 ) = (n+1) k+1 1 elde ederiz. Sa taraf da ayn flekilde toplayal m. Teorem 2. Her k ve n için toplam n nin (k+1)-inci dereceden bir polinomuna eflittir. Bu teoremle bafltaki genel varsay m m z kan tlam fl olduk. Dolay s yla ilk teoremimiz varsay ms z da do ru. Ayr ca t k (n) polinomunun katsay lar hesaplama yöntemini de elde ettik. Buldu umuz en genel sonucu yazal m. Teorem. k 0 ve n > 0 birer do al say olsun. t k (n) = 1 k + 2 k +... + n k olarak tan mlans n. olsun ve her i = 1,..., k için, elde ederiz. Bunu t k (n) için çözersek, olsun. Ayr ca, a 0 = 1 a k+1 a k... a 1 olsun. O zaman, t k (n) = a k+1 n k+1 + a k n k +... + a 1 n + a 0 dir. Ayr ca t k (n) toplam, t 0 (n), t 1 (n),..., t k 1 (n) toplamlar cinsinden flöyle ifade edilir: denklemine var r z. Bu toplam, m yerine k+1 m alarak daha güzel bir biçimde yazal m: Dahas, e er k tek bir say ysa, o zaman, Böylece her t k (n) toplam n t 0, t 1,..., t k 1 toplamlar cinsinden ifade etmeyi baflard k. Bu denklemi kullanarak k üzerinden tümevar m yöntemiyle flu teoremi ispat edebiliriz art k. dir. Do rusu güzel bir gezinti oldu. 73