- 用数学归纳法证明不等式
- 共357题
已知数列{an}满足a1=,且对任意n∈N*,都有
=
.
(Ⅰ)求证:数列{}为等差数列;
(Ⅱ)试问数列{an}中ak-ak+1(k∈N*)是否仍是{an}中的项?如果是,请指出是数列的第几项;如果不是,请说明理由.
(Ⅲ)令bn=(
+5),证明:对任意n∈N*,都有不等式2bn>bn2成立.
正确答案
(Ⅰ)∵=
∴anan+1+2an=4anan+1+2an+1,
即2an-2an+1=3anan+1,
所以-
=
所以数列{}是以
为首项,公差为
的等差数列.
(II)由(Ⅰ)可得数列{}的通项公式为
=
,所以an=
∴ak-ak+1=-
=
=
.
因为=k2 +3k+1+
当k∈N*时,一定是正整数,所以
是正整数.
所以ak-ak+1是数列{an}中的项,是第项.
(Ⅲ)证明:由(II)知:an=,bn=
(
+5)=
(
+5)=n+4.
下面用数学归纳法证明:2n+4>(n+4)2对任意n∈N*都成立.
(1)当n=1时,显然25>52,不等式成立.
(2)假设当n=k(k∈N*)时,有2k+4>(k+4)2,
当n=k+1时,2(k+1)+4=2•2k+4>2(k+4)2=2k2+16k+32=(k+5)2+k2+6k+7>(k+5)2
即有:2bn+1>bn+12也成立.
综合(i)(ii)知:对任意n∈N*,都有不等式2bn>bn2成立.
已知函数的最大值不大于
,又当
时,
。
(1)求a的值;
(2)设,an+1=f(an),n∈N+,证明
。
正确答案
解:(1)由于的最大值不大于
所以,即
①
又时
所以即
解得 ②
由①②得a=1。
(2)(i)当n=1时,,不等式
成立;
因
所以,
故n=2时不等式也成立
(ii)假设时,不等式
成立,
因为的对称轴为
知f(x)在为增函数,
所以由得
于是有
所以当n=k+1时,不等式也成立
根据(i)(ii)可知,对任何,不等式
成立。
已知函数f(x)=x3-x2+,且存在x0∈(0,
),使f(x0)=x0(1)证明:f(x)是R上的单调增函数;
(2)设x1=0,xn+1=f(xn);y1=,yn+1=f(yn),其中n=1,2,…证明:xn<xn+1<x0<yn+1<yn;
(3)证明:。
正确答案
解:(1)∵
∴f(x)是R上的单调增函数。
(2)∵
即
又f(x)是增函数
∴
即
又
综上,。
用数学归纳法证明如下:
(i)当n=1时,上面已证明成立;
(ii)假设当n=k (k≥1)时有
当n=k+1时,由f(x)是单调增函数,有
∴
由(i)和(ii)对一切n=1,2,…,都有。
(3)
由(2)知,
∴
∴。
设函数f(x)=x2ex-1-x3-x2(x∈R),
(Ⅰ)求函数y=f(x)的单调区间;
(Ⅱ)求y=f(x)在[-l,2]上的最小值;
(Ⅲ)当x∈(1,+∞)时,用数学归纳法证明:n∈N*,ex-1>
。
正确答案
解:(Ⅰ),
令,可得
,
函数y=f(x)的增区间为(-2,0)和(1,+∞),减区间为(-∞,-2)和(0,1)。
(Ⅱ)当时,
,
,
,
所以,f(x)在上的最小值为
。
(Ⅲ)设,
当n=1时,只需证明,
当时,
,
所以,在
上是增函数,
∴,即
,
当时,假设n=k时不等式成立,
即,
当n=k+1时,
因此,,
所以,在
上是增函数,
所以,,
即当n=k+1时,不等式成立,
所以,当时,
。
已知函数f(x)=x3-x2++
,且存在x0∈(0,
),使f(x0)=x0.
(1)证明:f(x)是R上的单调增函数;
(2)设x1=0,xn+1=f(xn);y1=,yn+1=f(yn),其中n=1,2,…,证明:xn<xn+1<x0<yn+1<yn;
(3)证明:<
.
正确答案
(1)∵f'(x)=3x2-2x+=3(x-
)2+
>0,
∴f(x)是R上的单调增函数.
(2)∵0<x0<,即x1<x0<y1.又f(x)是增函数,
∴f(x1)<f(x0)<f(y1).即x2<x0<y2.
又x2=f(x1)=f(0)=>0=x1,y2=f(y1)=f(
)=
<
=y1,
综上,x1<x2<x0<y2<y1.
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,上面已证明成立.
②假设当n=k(k≥1)时有xk<xk+1<x0<yk+1<yk.
当n=k+1时,
由f(x)是单调增函数,有f(xk)<f(xk+1)<f(x0)<f(yk+1)<f(yk),
∴xk+1<xk+2<x0<yk+2<yk+1
由①②知对一切n=1,2,都有xn<xn+1<x0<yn+1<yn.
(3)=
=yn2+xnyn+xn2-(yn+xn)+
≤(yn+xn)2-(yn+xn)+
=[(yn+xn)-]2+
.
由(Ⅱ)知0<yn+xn<1.
∴-<yn+xn-
<
,
∴<(
)2+
=
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