Принцип математической индукции
Выражение
при первых 39 натуральных
является простым числом, а при
это не простое число. К доказательству справедливости утверждений, содержащих натуральный аргумент мы и переходим.
Принцип математической индукции (ПМИ) состоит в следующем: для справедливости любого утверждения
, высказанного для всех натуральных чисел
, достаточно:
1) доказать истинность
;
2) и доказать истинность импликации 
На самом деле, из формулировки ПМИ следует, что область истинности предиката
является индуктивным множеством (см. п. 1.2.), а значит, содержит множество натуральных чисел.
Здесь утверждение первого пункта называется базой, а второго – индуктивным переходом.
Замечание. Методом математической индукции можно доказывать утверждения, справедливые и при
, где
. В ходе доказательства надо заменить первый шаг: доказать утверждение при
, а все остальное оставить, как и прежде, при необходимости пользуясь тем, что
.
В качестве примера применения ПМИ докажем полезную для нас формулу бинома Ньютона.
Произведение натуральных чисел
обозначим
(
читается: эн-факториал). Будем считать
.
В, частности, имеем
,
,
,
и т.д.
Теорема 1.6.1. Для любого натурального числа
справедлива формула (формула бинома Ньютона)
.
(Коротко эту формулу можно записать так:
, где
- биномиальный коэффициент. )
Доказательство. Доказательство проведём методом математической индукции.
1. При
формула верна:
, поскольку
.
База получена.
2. Докажем, что, если
, то 
Сначала докажем вспомогательное утверждение о биномиальном коэффициенте: при
имеем
.
Действительно,
.
Далее, получаем

Индуктивный переход является истинным.
Значит, теорема доказана. o
Замечание. Подобным образом доказывается и формула для полинома Ньютона от
неизвестных вида
,
где
- целые положительные числа.
Для наглядного представления значений биномиальных коэффициентов
применяют таблицу, называемую треугольником Паскаля:

Каждый внутренний элемент этой таблицы получается как сумма элементов, стоящих левее и правее строкой выше.
Рассмотрим некоторые свойства биномиальных коэффициентов, которые хорошо просматриваются в треугольнике Паскаля:
1) свойство, используемое при построении треугольника Паскаля:
;
2) количество элементов в строке (в разложении бинома степени n) на единицу больше показателя степени бинома;
3) сумма биномиальных коэффициентов в любой строке равна 2n, то есть
;
4)
, так как 
Это свойство означает, что таблица Паскаля симметрична относительно своей центральной линии, или, другими словами, равноотстоящие от краев элементы строки одинаковы: нулевой элемент равен последнему
; первый элемент равен предпоследнему
и т.д.
5) Сумма биномиальных коэффициентов, стоящих на четных местах, равна сумме биномиальных коэффициентов, стоящих на нечетныx местах;
6) каждый элемент строки равен предшествующему, умноженному на коэффициент, равный
, то есть
. В самом деле, 
При изложении теории пределов последовательности нам потребуется приводимое ниже неравенство Бернулли.
Теорема 1.6.2. При
,
и при целом
справедливо неравенство (неравенство Бернулли)
.
Доказательство (по индукции).
1) Сначала убедимся, что при
неравенство является верным. Действительно,
.
2) Докажем индуктивный переход:
, где
.
На самом деле
Теорема 2 доказана. o