- 用数学归纳法证明不等式
- 共357题
用数学归纳法证明:+
+…+
=
(n∈N*).
正确答案
见解析
①当n=1时,左边==
,右边=
=
,
左边=右边,等式成立;
②假设n=k(k≥1,k∈N*)时,等式成立,
即+
+…+
=
,
当n=k+1时,左边
=+
+…+
+
=+
=
=
=,
所以当n=k+1时,等式成立.
由①②可得对任意n∈N*,等式成立.
已知函数f(x)=(x≠-1).设数列{an}满足a1=1,an+1=f(an),数列{bn}满足bn=|an-
|,Sn=b1+b2+…+bn(n∈N*).
(Ⅰ)用数学归纳法证明bn≤;
(Ⅱ)证明Sn<.
正确答案
证明:(Ⅰ)当x≥0时,f(x)=1+≥1.
因为a1=1,所以an≥1(n∈N*).
下面用数学归纳法证明不等式bn≤.
(1)当n=1时,b1=-1,不等式成立,
(2)假设当n=k时,不等式成立,即bk≤.
那么bk+1=|ak+1-|=
bk≤
.
所以,当n=k+1时,不等式也成立.
根据(1)和(2),可知不等式对任意n∈N*都成立.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,bn≤.
所以Sn=b1+b2+…+bn≤(-1)+
+…+
=(
-1)•
<(
-1)•
=
.
故对任意n∈N*,Sn<.
设数列{an}:1,-2,-2,3,3,3,-4,-4,-4,-4,…,(-1)k-1k,…,(-1),即当
(k∈N*)时,an=(-1)k-1k,记Sn=a1+a2+…+an(n∈N*),用数学归纳法证明Si(2i+1)=-i(2i+1)(i∈N*).
正确答案
见解析
①当i=1时,Si(2i+1)=S3=-1·(2+1)=-3,
故原式成立.
②假设当i=m时,等式成立,即Sm(2m+1)=-m·(2m+1).
则当i=m+1时,
S(m+1)[2(m+1)+1]=S(m+1)(2m+3)=Sm(2m+1)+(2m+1)2-(2m+2)2=-m(2m+1)+(2m+1)2-(2m+2)2=-(2m2+5m+3)=-(m+1)(2m+3),故原式成立.
综合①②得:Si(2i+1)=-i(2i+1).
设函数f(x)=x-xlnx,数列{an}满足0<a1<1,an+1=f(an).求证:
(1)函数f(x)在区间(0,1)是增函数;
(2)an<an+1<1.
正确答案
(1)见解析(2)见解析
(1)f(x)=x-xlnx,f′(x)=-lnx,当x∈(0,1)时,f′(x)=-lnx>0,故函数f(x)在区间(0,1)上是增函数.
(2)(用数学归纳法)①当n=1时,0<a1<1,a1lna1<0,a2=f(a1)=a1-a1lna1>a1.
由函数f(x)在区间(0,1)是增函数,且f(1)=1,得f(x)在区间(0,1)是增函数,a2=f(a1)=a1-a1lna1<f(1)=1,即a1<a2<1成立.
②假设当n=k(k∈N*)时,ak<ak+1<1成立,
即0<a1≤ak≤ak+1<1,
那么当n=k+1时,由f(x)在区间(0,1]上是增函数,得0<a1≤ak≤ak+1<1,
得f(ak)<f(ak+1)<f(1),而an+1=f(an),则ak+1=f(ak),ak+2=f(ak+1),即ak+1<ak+2<1,也就是说当n=k+1时,an<an+1<1也成立.
由①②可得对任意的正整数n,an<an+1<1恒成立.
(1)当时,等式
是否成立?呢?
(2)假设时,等式
成立.
能否推得时,等式也成立?
时等式成立吗?
正确答案
成立,证明见答案
(1)当时,等式成立.当
时,左边
,右边
,左边
右边,等式不成立.
(2)假设时等式成立,即有
,而
时等式成立.
但时,
;
时,
.
故时等式均不成立.
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