- 用数学归纳法证明不等式
- 共357题
已知m,n为正整数。
(1)用数学归纳法证明:当x>-1时,(1+x)m≥1+mx;
(2)对于n≥6,已知,求证:
,m=1,2…,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
得,
所以
即当时,不等式也成立
综合(i)(ii)知,对一切正整数,不等式都成立。
(2)当时,由(1)得
于是,
。
(3)解:由(2),当时,
,
∴
即
即当时,不存在满足该等式的正整数n
故只需要讨论的情形:
当时,
,等式不成立;
当时,
,等式成立;
当时,
,等式成立;
当时,
为偶数,而
为奇数,
故,等式不成立;
当时,同
的情形可分析出,等式不成立
综上,所求的n只有。
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Tn=1-bn。
(1)求数列{an}、{bn}的通项公式;
(2)设数列{an}的前n项和为Sn,试比较与Sn+1的大小,并说明理由。
正确答案
解:(1)由,
又∵的公差d大于0,
∴,
从而,
,
∴。
又已知,令n=1,得
,∴
,
由,当n≥2时,
,
两式相减,得,
(n≥2),
∴。
(2)∵,
∴,
,
以下比较与
的大小:
当n=1时,,
;
当n=2时,,
;
当n=3时,,
;
当n=4时,,
;
猜想:n≥4时,,
下面用数学归纳法证明:
①当n=4时,已证;
②假设n=k(k∈N*,k≥4)时,,即
,
那么,n=k+1时,
,
∴n=k+1时,也成立,
由①②可知,n∈N*,n≥4时,;
综上所述,当n=1,2,3时,;当n≥4时,
。
已知数列{an}满足:a1=3,,n∈N*,记
。
(I)求证:数列{bn}是等比数列;
(Ⅱ)若an≤t·4n对任意n∈N*恒成立,求t的取值范围;
(Ⅲ)记,求证:C1·C2·…· Cn>
。
正确答案
(Ⅰ)证明:由,得
, ①
, ②
∴,即
,且
,
∴数列是首项为
,公比为
的等比数列.
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,,
∴,
由得
,
易知是关于n的减函数,
∴,解得:
。
(Ⅲ)解:由,得
,
∴,
∴,
下面用数学归纳法证明不等式:
若为正数,则
(*)
1o当n=2时,∵,
∴;
2o假设当n=k(k≥2)时,不等式成立,即若x1,x2,……,xk为正数,
则,
那么,
这就是说当n=k+1时不等式成立。
根据不等式(*)得:
,
∴。
设f(n)=nn+1,g(n)=(n+1)n,n∈N*.
(1)当n=1,2,3,4时,比较f(n)与g(n)的大小.
(2)根据(1)的结果猜测一个一般性结论,并加以证明.
正确答案
(1)当n=1时,nn+1=1,(n+1)n=2,此时,nn+1<(n+1)n,
当n=2时,nn+1=8,(n+1)n=9,此时,nn+1<(n+1)n,
当n=3时,nn+1=81,(n+1)n=64,此时,nn+1>(n+1)n,
当n=4时,nn+1=1024,(n+1)n=625,此时,nn+1>(n+1)n,
(2)根据上述结论,我们猜想:当n≥3时,nn+1>(n+1)n(n∈N*)恒成立.
①当n=3时,nn+1=34=81>(n+1)n=43=64
即nn+1>(n+1)n成立.
②假设当n=k时,kk+1>(k+1)k成立,即:>1
则当n=k+1时,=(k+1)•(
)k+1>(k+1)•(
)k+1=
>1
即(k+1)k+2>(k+2)k+1成立,即当n=k+1时也成立,
∴当n≥3时,nn+1>(n+1)n(n∈N*)恒成立.
设n∈N*,n>1,用数学归纳法证明:。
正确答案
证明:记(n∈N*,n>1),
(1)当n=2时,,不等式成立;
(2)假设n=k(k∈N*,k≥2)时,不等式成立,
即,
则当n=k+1时,
有,
∴当n=k+1时,不等式也成立;
综合(1),(2)知,原不等式对任意的n∈N*(n>1)都成立。
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