Question Number 111132 by bemath last updated on 02/Sep/20
$$\mathrm{prove}\:\mathrm{by}\:\mathrm{mathematical}\:\mathrm{induction} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{7}^{\mathrm{n}} −\left(\mathrm{3n}+\mathrm{4}\right)×\mathrm{4}^{\mathrm{n}−\mathrm{1}} \:\mathrm{divided}\:\mathrm{by}\:\mathrm{9} \\ $$
Answered by john santu last updated on 02/Sep/20
$${let}\:{p}\left({n}\right)\:=\:\mathrm{7}^{{n}} −\left(\mathrm{3}{n}+\mathrm{4}\right).\mathrm{4}^{{n}−\mathrm{1}} \\ $$$$\left(\mathrm{1}\right){p}\left(\mathrm{1}\right)\:=\:\mathrm{7}−\left(\mathrm{3}.\mathrm{1}+\mathrm{4}\right).\mathrm{4}^{\mathrm{0}} =\:\mathrm{7}−\mathrm{7}=\mathrm{0}\:\left({true}\right) \\ $$$$\left(\mathrm{2}\right)\:{assume}\:{for}\:{n}={k}\:\rightarrow{p}\left({k}\right)\:{divisible}\:{by}\:\mathrm{9} \\ $$$${we}\:{have}\:{p}\left({k}\right)=\mathrm{7}^{{k}} −\left(\mathrm{3}{k}+\mathrm{4}\right).\mathrm{4}^{{k}−\mathrm{1}} \equiv\:\mathrm{9}{m}\:,\:{m}\in\mathbb{Z} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{7}^{{k}} −\mathrm{3}{k}.\mathrm{4}^{{k}−\mathrm{1}} −\mathrm{4}^{{k}} \equiv\:\mathrm{9}{m} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:\:=\:\mathrm{7}^{{k}} −\mathrm{4}^{{k}} −\mathrm{3}{k}.\mathrm{4}^{{k}−\mathrm{1}} \:\equiv\:\mathrm{9}{m} \\ $$$$\left(\mathrm{3}\right)\:{we}\:{want}\:{to}\:{prove}\:{for}\:{n}={k}+\mathrm{1}\: \\ $$$${p}\left({k}+\mathrm{1}\right)\:{is}\:{divisible}\:{by}\:\mathrm{9} \\ $$$${p}\left({k}+\mathrm{1}\right)=\mathrm{7}^{{k}+\mathrm{1}} −\left(\mathrm{3}\left({k}+\mathrm{1}\right)+\mathrm{4}\right).\mathrm{4}^{{k}} \\ $$$$\Leftrightarrow\:\mathrm{7}.\mathrm{7}^{{k}} −\left(\mathrm{3}{k}+\mathrm{4}+\mathrm{3}\right).\mathrm{4}^{{k}} \\ $$$$\Leftrightarrow\mathrm{7}.\mathrm{7}^{{k}} −\left(\mathrm{3}{k}+\mathrm{7}\right).\mathrm{4}^{{k}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{7}.\mathrm{7}^{{k}} −\mathrm{3}{k}.\mathrm{4}^{{k}} −\mathrm{7}.\mathrm{4}^{{k}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{7}\left(\mathrm{7}^{{k}} −\mathrm{4}^{{k}} \right)−\mathrm{3}{k}.\mathrm{4}^{{k}} \\ $$$$\Rightarrow\:\mathrm{7}\left(\mathrm{7}^{{k}} −\mathrm{4}^{{k}} −\mathrm{3}{k}.\mathrm{4}^{{k}−\mathrm{1}} \right)+\mathrm{21}{k}.\mathrm{4}^{{k}−\mathrm{1}} −\mathrm{3}{k}.\mathrm{4}^{{k}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{7}\left(\mathrm{9}{m}\right)+\mathrm{3}{k}.\mathrm{4}^{{k}−\mathrm{1}} \left(\mathrm{7}−\mathrm{4}\right) \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{63}{m}+\mathrm{9}{k}.\mathrm{4}^{{k}−\mathrm{1}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{9}\left(\mathrm{7}{m}+{k}.\mathrm{4}^{{k}−\mathrm{1}} \right)\:{is}\:{divisible}\:{by}\:\mathrm{9}. \\ $$$${q}.{e}.{d}\: \\ $$