- 用数学归纳法证明不等式
- 共357题
已知函数f(x)=x3-x,数列{an}满足条件:a1≥1,an+1≥f′(an+1)。试比较
与1的大小,并说明理由。
正确答案
解:∵f′(x)=x2-1,an+1≥f′(an+1),
∴an+1≥(an+1)2-1
∵函数g(x)=(x+1)2-1=x2+2x在区间[1,+∞)上单调递增,
于是由an≥1,得a2≥(a1+1)2-1≥22-1,
由此猜想:an≥2n-1
以下用数学归纳法证明这个猜想:
①当n=1时,1=a1≥21-1=1,结论成立;
②假设n=k时结论成立,即ak≥2k-1,
则当n=k+1时,由g(x)=(x+1)2-1在区间[1,+∞)上单调递增知,
ak+1≥(ak+1)2-1≥22k-1≥2k+1-1,即n=k+1时,结论也成立
由①、②知,对任意n∈N*,都有an≥2n-1
即1+an≥2n,
∴,
∴。
已知,
,n∈N*,
(1)当n=1,2,3时,试比较f(n)与g(n)的大小关系;
(2)猜想f(n)与g(n)的大小关系,并给出证明.
正确答案
解:(1)当n=1时,f(1)=1,g(1)=1,所以f(1)=g(1);
当n=2时,,
,所以f(2)<g(2);
当n=3时,,
,所以f(3)<g(3).
(2) 由(1),猜想f(n)≤g(n);
下面用数学归纳法给出证明:
①当n=1,2,3时,不等式显然成立;
②假设当n=k(k≥3)时不等式成立,即,
那么,当n=k+1时,,
因为,
所以;
由①、②可知,对一切n∈N*,都有f(n)≤g(n)成立.
已知数列中,
。
(1)求数列的通项公式;
(2)若数列中,
,
,证明:
。
正确答案
(1)解:设,
∴p=,
∴是以1-
=2-
为首项,
-1为公比的等比数列,
∴,
∴。
(2)证明:用数学归纳法证明:
①当n=1时,;
②假设n=k时,结论成立,
即,也就是
,
当n=k+1时,
又,
∴,
即n=k+1时,结论成立。
由①②可知,。
已知m,n为正整数,
(1)证明:当x>-1时,(1+x)m≥1+mx;
(2)对于n≥6,已知,求证
,m=1,2,3,…,n;
(3)求出满足等式3n+4n+…+(n+2)n=(n+3)n的所有正整数n。
正确答案
解:(1)用数学归纳法证明:
(i)当时,原不等式成立;当
时,左边
,右边
因为
所以左边右边,原不等式成立;
(ii)假设当时,不等式成立,即
,则当
时
∵
∴
于是在不等式两边同乘以1+x得
所以
即当时,不等式也成立
综合(i)(ii)知,对一切正整数m,不等式都成立;
(2)当时,由(1)得:
(令
易得
)
于是,m=1,2,3,…,n;
(3)由(2)知,当时
∴
即
即当时,不存在满足该等式的正整数n
故只需要讨论n=1,2,3,4,5的情形
当时,
,等式不成立
当n=2时,,等式成立;
当n=3时,,等式成立;
当n=4时,为偶数,
为奇数,故
,等式不成立;
当n=5时,同的情形可分析出,等式不成立
综上,所求的n只有2,3。
已知数列{an}满足:a1=,且an=
(n≥2,n∈N*)。
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)证明:对于一切正整数n,不等式a1·a2·……an<2·n!。
正确答案
(1)解:将条件变为:,
因此{1-}为一个等比数列,其首项为
,公比为
,
从而,据此得an=
(n≥1)。
(2)证明:据1°得,
a1·a2·…an=,
为证a1·a2·……an<2·n!,
只要证n∈N*时,有,…………2°
显然,左端每个因式都是正数,
先证明,对每个n∈N*,有,…………3°
用数学归纳法证明3°式:
(ⅰ)n=1时,3°式显然成立,
(ⅱ)设n=k时,3°式成立,
即,
则当n=k+1时,
,
即当n=k+1时,3°式也成立。
故对一切n∈N*,3°式都成立。
利用3°得,
,
故2°式成立,从而结论成立。
扫码查看完整答案与解析