- 数学归纳法
- 共357题
已知a>0,数列{an}满足a1=a,an+1=a+,n=1,2,…。
(1)已知数列{an}极限存在且大于零,求A=(将A用a表示);
(2)设bn=an-A,n=1,2,…,证明:;
(3)若|bn|≤对n=1,2,…都成立,求a的取值范围。
正确答案
解:(1)由存在,且
,对
两边取极限得
,解得
又
∴。
(2)由得
∴
即对n=1,2,3,…都成立。
(3)令,得
∴
∴,解得
现证明当时,
对n=1,2,3,…都成立
(i)当n=1时结论成立(已验证)
(ii)假设当n=k(k≥1)时结论成立,即
那么
故只须证明,即证
对
成立
由于
而当时,
∴
∴,即
故当时,
即n=k+1时结论成立
根据(i)和(ii)可知结论对一切正整数都成立
故对n=1,2,3,…都成立的a的取值范围为
。
已知数列{an}的各项都是正数,且满足:a0=1,an+1=an(4-an),n∈N,
(1)证明an<an+1<2,n∈N;
(2)求数列{an}的通项公式an。
正确答案
解:(1)用数学归纳法证明:
1°当n=1时,,
∴,命题正确;
2°假设n=k时有,
则n=k+1时,
而,
∴,
又,
∴n=k+1时命题正确;
由1°、2°知,对一切n∈N时有。
(2)下面来求数列的通项:,
所以,
令,
则,
又bn=-1,
所以,即
。
设数列{an}满足an+1=a22-nan+1,n∈N*。
(1)当a1=2时,求a2,a3,a4,并由此猜想出an的一个通项公式;
(2)当a1≥2时,证明n∈N*,有an≥n+1。
正确答案
解:(1)由a1=2,得a2=a21-a1+1=3,
由a2=3,得a3=a22-2a2+1=4,
由a3=4,得a4=a23-3a3+1=5
由此猜想an的一个通项公式为:an=n+1(n∈N*)。
(2)证明:①当n=1时,a1≥2,不等式成立
②假设当n=k(k∈N*且k≥1)时不等式成立,即ak≥k+1,
那么当n=k+1时,
ak+1=ak(ak-k)+1≥(k+1)(k+1-k)+1=k+2,
也就是说,当n=k+1时,ak+1≥(k+1)+1
根据①和②,对于所有n∈N*,都有an≥n+1。
已知数列{an}的前n项和Sn=-an-+2(n∈N*)。
(1)令bn=2nan,求证:数列{bn}是等差数列,并求数列{an}的通项公式。
(2)令,Tn=c1+c2+…+cn,试比较Tn与
的大小,并予以证明。
正确答案
解:(1)在中,令n=1,可得,
,即
当时,
,
∴
∴
即
∵
∴
即当时,
又
∴数列是首项和公差均为1的等差数列
于是
∴。
(2)由(1)得,
所以 ①
②
由①-②得
∴
∴
于是确定的大小关系等价于比较
的大小
由
可猜想当时
,证明如下:
(i)当n=3时,成立。
(ii)假设时
所以当时猜想也成立
综合(i)(ii)可知 ,对一切的正整数,都有
∴>0
在数列{an}中,a1=1,an+1=1-,bn=
,其中n∈N*,
(Ⅰ)求证:数列{bn}为等差数列;
(Ⅱ)求证:。
正确答案
证明:(Ⅰ),
∴数列{bn}为等差数列。
(Ⅱ)因为,
所以,
原不等式即为证明,
即成立,
用数学归纳法证明如下:
当n=2时,成立,所以n=2时,原不等式成立;
假设当n=k时,成立,
当n=k+1时,
,
所以当n=k+1时,不等式成立;
所以对n∈N*,n≥2,总有成立。
已知等差数列{an}的公差d>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,
。
等比数列{}的前n项和为
, 已知对任意的
,点
均在函数
(
且
,b,r均为常数)的图像上。
(1)求r的值;
(2)当b=2时,记,证明:对任意的
,不等式
成立。
正确答案
(1)解:;
(2)证明:当b=2时,,
,
则,
所以,
下面用数学归纳法证明不等式成立。
①当n=1时,左边=,右边=
,因为
,所以不等式成立;
②假设当时,不等式成立,即
成立,
则当时,下面证明
时,不等式:
成立,
左边=
,
所以当时,不等式也成立。
数列{an}满足:an+1=3an-3an2,n=1,2,3,…。
(Ⅰ)若数列{an}为常数列,求a1的值;
(Ⅱ)若a1=,求证:
;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,求证:数列{a2n}单调递减。
正确答案
(Ⅰ)解:因为数列为常数列,
所以,
,
,
由n的任意性知,或
。
(Ⅱ)证明:用数学归纳法证明,
①当n=1时,,符合上式;
②假设当n=k(k≥1)时,,
因为, 所以
,即
,
从而,即
,
因为,
所以,当n=k+1时,成立,
由①,②知,。
(Ⅲ)证明:因为
(n≥2),
所以只要证明,
由(Ⅱ)知,,
所以只要证明,
即证明,
令,
,
所以函数f(x)在R上单调递增;
因为,
所以,,即
成立,
故,所以数列
单调递减。
设数列{an}满足an+1=an2-nan+1,n=1,2,3,…,
(Ⅰ)当a1=2时,求a2,a3,a4,并由此猜想出an的一个通项公式;
(Ⅱ)当a1≥3时,证明对所有的n≥1,有
(ⅰ)an≥n+2;
(ⅱ)。
正确答案
解:(Ⅰ)由,得
;
由,得
;
由,得
;
由此猜想an的一个通项公式:。
(Ⅱ)(ⅰ)用数学归纳法证明:
①当,不等式成立;
②假设当n=k时不等式成立,即,
那么,,
也就是说,当n=k+1时,,
根据①和②,对于所有n≥1,有。
(ⅱ)由及(ⅰ),对k≥2,
有,
∴,
于是,
。
等比数列{an}的前n项和为Sn,已知对任意的n∈N*,点(n,Sn)均在函数y=bx+r(b>0且b≠1,b,r均为常数)的图像上,
(1)求r的值;
(2)当b=2时,记bn=2(log2an+1)(n∈N*),证明:对任意的n∈N*,不等式成立。
正确答案
解:(1)因为对任意的n∈N*,点(n,Sn)均在函数y=bx+r(b>0且b≠1,b,r均为常数)的图像上,
所以得,
当n=1时,,
当n≥2时,,
又因为{an}为等比数列,所以r=-1,公比为b,。
(2)当b=2时,,
,
则,
所以,
下面用数学归纳法证明不等式成立,
①当n=1时,左边=,右边=
,因为
>
,所以不等式成立;
②假设当n=k时不等式成立,即成立,
则当n=k+1时,
左边=
,
所以当n=k+1时,不等式也成立;
由①、②可得不等式恒成立。
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