Ykkösvaihe: todistetaan että toimii kun n=0 (0 valittiin siksi että se oli tossa summassa k:n
lähtöarvo, "k=0", eli pienin millä tän on pakko päteä - sitä pienemmillä tosta summasta ei
saa mitään irti):
sigma ( k = 0, 0 ) { k(k+1) } = 0(0+1)(0+2) / 3
0(0+1) = 0/3
0 = 0
Kakkosvaihe: oletetaan että toimii kun n = x jollekin x (ja me tiedetään että
jollakin x se toimii koska just todistettiin että vaikkapa x = 0 toimii).
Todistetaan tän pohjalta että toimii myös kun n = x + 1 eli yhtä isompi.
Oletuksen perusteella me tiedetään että (korvataan n = x)
sigma ( k = 0, x ) { k(k+1) } = x(x+1)(x+2) / 3 ilman mitään ongelmia, ei tarvi ees siivota.
Nyt me halutaan todistaa että (korvataan n = x+1)
sigma ( k = 0, x+1 ) { k(k+1) } = (x+1)((x+1) + 1)((x+1) + 2) / 3
Tavoite: jaetaan sigma kahteen palaan (sen saa aina jakaa kahtia niin, että ensin
juoksutetaan juoksutusnumeroa johonkin välietappiin, ja sitten etappi+1:stä loppuun asti),
esmers
sigma ( k = 0, y ) { k(k+1) } on sama kuin (oletetaan että z < y on hyvä välietappi)
sigma ( k = 0, z ) { k(k+1) } + sigma ( k = z+1, y ) { k(k+1) }
Ja jaetaan se niin, että se toinen jäljelle jäävä sigma on ton oletuksen sigma, jotta
me voidaan annihiloida se korvaamalla se oletuksesta saadun kaavan oikealla puolella,
jota on paljon helpompi käpistellä.
Tehtiin jako:
sigma ( k = 0, x ) { k(k+1) } + sigma ( k = x+1, x+1 ) { k(k+1) } :ksi.
Koska tehtiin aiemmin oletus tosta sigma(k=0,x):stä, ja tehdyt oletukset pitää aina
maailman tappiin, me voidaan nyt heittää se mäkeen ja korvata se sillä mitä me
oletettiin sen olevan, eli x(x+1)(x+2)/3:lla. Saadaan
x(x+1)(x+2)/3 + sigma ( k = x+1, x+1 ) { k(k+1) }.
Kakkosvaiheen väite oli siis että tämä hirviö olisi sama kuin (x+1)((x+1) + 1)((x+1) + 2) / 3.
Meillä on vielä riesanamme yksi sigma, mutta onneksi se on helppo - k menee x+1:stä x+1:een
itseensä, mikä tarkoittaa sitä ettei sigmaa tarvita - sijoitetaan vain k = x+1. Saadaan
toissarivistä:
x(x+1)(x+2)/3 + (x+1)((x+1) + 1)
ja meidän pitäis todistaa että se on sama kuin
(x+1)((x+1) + 1)((x+1) + 2) / 3, joka on kakkosvaiheen väitteen oikea puoli.
Tässä vaiheessa ollaan käytetty induktiotodistuksen peukalosäännöt loppuun ja siirrytään ihan perusveivaukseen, miten yhdestä saadaan toisen näköinen.
Helpointa on siivota molemmat puolet ihan perusmuotoonsa, jolloin niitä yleensä voi vaan verrata ja todeta että ne on samat. Matemaatikot tosin arvostaa enemmän, jos veivaa koko ajan
konsistentisti vain yhtä puolta, ja lopulta näyttää ta-daa että se on sama kuin se toinen
puoli. Nekin tosin salaa voi tehdä sen niin että siivoaa molemmat ensin perusmuotoonsa
ja sitten vertaa että ne on samat, ja tekee sen "oikean puolen" siivoamisen takaperin parissa
nopeutetussa askeleessa vasemmalle puolelle jotta se näyttää suoraan siltä oikealta puolelta.
Loppuun on tyylikästä sanoa että ykkös- ja kakkosvaiheen sekä induktioperiaatteen nojalla
alkuperäinen väite on todistettu, jotta kaikki tietävät mihin asti päästiin.
