- 用数学归纳法证明不等式
- 共357题
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
解:(1)将条件变为:
因此一个等比数列,其首项为
,公比
从而
据此得 ①;
(2)据①得
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。
已知数列{an}中,,当n≥2时,3an+1=4an-an-1(n∈N*),
(Ⅰ)证明:{an+1-an}为等比数列;
(Ⅱ)求数列{an}的通项;
(Ⅲ)若对任意n∈N*有λa1a2a3…an≥1(λ∈N*)均成立,求λ的最小值。
正确答案
(Ⅰ)证明:∵数列{an}中,,
当n≥2时,3an+1=4an-an-1(n∈N*),
∴当n≥2时,,
即,
所以,是以
为首项,以
为公比的等比数列。
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,,
故
,
累加,得,
所以,。
(Ⅲ)解:若对任意n∈N*有λa1a2a3…an≥1(λ∈N*)均成立,
即在n∈N*时恒成立,
故需求在n∈N*上的最小值,
先证n∈N*时有,
显然,左边每个因式都是正数,先证明对每个n∈N*,有
,
用数学归纳法证明上式,
(ⅰ)n=1时,上式显然成立;
(ⅱ)假设n=k时,结论成立,
即,
则当n=k+1时,
即当n=k+1时,结论也成立;
故对一切n∈N*,
成立,
所以,
,
∵,
易知,
故,
而在n∈N*时恒成立且λ∈N*,
所以,λ的最小值为2。
已知函数f(x)=x﹣﹣2lnx在定义域是单调函数,f′(x)是函数f(x)的导函数.
(1)求实数m的取值范围;
(2)当m取得最小值时,数列{an}满足:a1=m+3,an+1=f′()﹣nan+1,n∈N*.
试证:
①an>n+2;
②+
+
+…+
<
.
正确答案
解:(1)∵f′(x)=,令h(x)=x2﹣2x+m,△=(﹣2)2﹣4m,
当△≤0,即m≥1时,f′(x)≥0恒成立,f(x)单调递增;
当△>0,即m<1时,f′(x)的符号不确定(或大于0,或小于0),
f(x)在定义域内不单调,
∴当f(x)单调递增时,m≥1;当m<1时,f(x)在定义域内不单调.
∴实数m的取值范围为[1,+∞);
(2)∵m≥1,
∴当m取得最小值时m=1,
∴a1=3+m=4,
又an+1=f′()﹣nan+1,n∈N*.
∴an+1=an2﹣nan+1
①用数学归纳法证明:
(I)当n=1时,a1=4>3=1+2,不等式成立;
(II)假设当n=k时,不等式成立,即ak>k+2,
那么,ak+1=ak(ak﹣k)+1>(k+2)(k+2﹣k)+1≥k+3,
也就是说,当n=k+1时,ak+1>(k+1)+2,
根据(I)和(II),对于所有n≥1,有an≥n+2.
②由an+1=an(an﹣n)+1及①,对k≥2,有
ak=ak﹣1(ak﹣1﹣k+1)+1≥ak﹣1(k﹣1+2﹣k+1)+1=2ak﹣1+1
∵1+ak≥2(ak﹣1+1),
由等比数列的通项公式可得:ak≥2k﹣1(a1+1)﹣1,
于是<
(k≥2),
∴+
+…+
<
<
=
=
.
已知数列{an}中,,当n≥2时,3an+1=4an-an-1(n∈N*),
(Ⅰ)证明:{an+1-an}为等比数列;
(Ⅱ)求数列{an}的通项;
(Ⅲ)若对任意n∈N*有λa1a2a3…an≥1(λ∈N*)均成立,求λ的最小值。
正确答案
(Ⅰ)证明:∵数列{an}中,,
当n≥2时,3an+1=4an-an-1(n∈N*),
∴当n≥2时,,
即,
所以,是以
为首项,以
为公比的等比数列。
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,,
故
,
累加,得,
所以,。
(Ⅲ)解:若对任意n∈N*有λa1a2a3…an≥1(λ∈N*)均成立,
即在n∈N*时恒成立,
故需求在n∈N*上的最小值,
先证n∈N*时有,
显然,左边每个因式都是正数,先证明对每个n∈N*,有
,
用数学归纳法证明上式,
(ⅰ)n=1时,上式显然成立;
(ⅱ)假设n=k时,结论成立,
即,
则当n=k+1时,
即当n=k+1时,结论也成立;
故对一切n∈N*,
成立,
所以,
,
∵,
易知,
故,
而在n∈N*时恒成立且λ∈N*,
所以,λ的最小值为2。
已知等差数列{an}的公差d大于0,且a2,a5是方程x2﹣12x+27=0的两根,数列{bn}的前n项和为Tn,且.
(1)求数列{an}、{bn}的通项公式;
(2)设数列{an}的前n项和为Sn,试比较的大小,并说明理由.
正确答案
解:(1)设{an}的首项为a1,
∵a2,a5是方程x2﹣12x+27=0的两根,
∴
∴an=2n﹣1
n=1时,
∴
n≥2时,,
,
两式相减得 数列是等比数列,
∴
(2)∵Sn==n2,
∴S n+1=(n+1)2,=
.
以下比较与S n+1的大小:
当n=1时,=
,S2=4,∴
<S2,
当n=2时,=
,S3=9,∴
<S3,
当n=3时,=
,S4=16,∴
<S4,
当n=4时,=
,S5=25,∴
>S5.
猜想:n≥4时,>S n+1.
下面用数学归纳法证明:
①当n=4时,已证.
②假设当n=k (k∈N*,k≥4)时,>S k+1,即
>(k+1)2.
那么n=k+1时,=
=3
>3(k+1)2=3k2+6k+3
=(k2+4k+4)+2k2+2k﹣1>[(k+1)+1]2=S(k+1)+1,
∴n=k+1时,>S n+1也成立.
由①②可知n∈N*,n≥4时,>Sn+1都成立,
综上所述,当n=1,2,3时,<S n+1;当n≥4时,
>Sn+1.
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