- 数学归纳法
- 共357题
已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=4,Sn=nan+2-(n≥2,n∈N*)
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设数列{bn}满足:b1=4,且bn+1=bn2-(n-1)bn-2(n∈N*),求证:bn>an(n≥2,n∈N*);
(3)求证:(n≥2,n∈N*)
正确答案
解:(1)当n≥3时,
可得
∵可得
(2)1°当n=2时,不等式成立;
2°假设当n=k(k≥2,k∈N*)时,不等式成立,即,
那么,当n=k+1时,
所以当n=k+1时,不等式也成立;
根据(1°),(2°)可知,当n≥2,n∈N*时,
(3)设f(x)=ln(1+x)-x,
∴f(x)在(0,+∞)上单调递减,∴f(x)
∵当n≥2,n∈N*时,
∴
∴
∴。
已知各项均为正数的数列{an}满足an+12=2an2+anan+1,且a2+a4=2a3+4,其中n∈N*,
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设数列{bn}的前n项和为Tn,令bn=an2,其中n∈N*,试比较与
的大小,并加以证明。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,
即(an+1+an)(2an-an+1)=0,
又an>0,
所以有2an-an+1=0,
所以,2an=an+1,
所以数列{an}是公比为2的等比数列,
由a2+a4=2a3+4,得2a1+8a1=8a1+4,解得:a1=2,
故数列{an}的通项公式为。
(Ⅱ)因,所以,
,
即数列{bn}是首项为4,公比为4的等比数列,
所以,,
则,
又,
,
猜想:,
①当n=1时,,上面不等式显然成立;
②假设当n=k时,不等式成立,
当n=k+1时,
;
综上①②对任意n∈N*均有,
又,
∴,
所以对于任意n∈N*均有。
已知数列{xn}满足x1=4,xn+1=,
(Ⅰ)求证:xn>3;
(Ⅱ)求证:xn+1<xn;
(Ⅲ)求数列{xn}的通项公式。
正确答案
(Ⅰ) 证明:用数学归纳法证明
1)当n=1时,,所以结论成立;
2)假设n=k(n≥1)时结论成立,即,
则,
所以,
即n=k+1时,结论成立;
由1)2)可知对任意的正整数n,都有;
(Ⅱ)证明:,
因为,
所以,
所以。
(Ⅲ)解:,
,
所以,
又,
所以,
又,
令,则数列{an}是首项为1,公比为2的等比数列,
所以,
由,
所以。
在单调递增数列{an}中,a1=2,不等式(n+1)an≥na2n对任意n∈N*都成立,
(Ⅰ)求a2的取值范围;
(Ⅱ)判断数列{an}能否为等比数列?说明理由;
(Ⅲ)设,求证:对任意的n∈N*,
。
正确答案
(Ⅰ)解:因为{an}是单调递增数列,所以,
令n=1,,所以
。
(Ⅱ)证明:数列{an}不能为等比数列。
用反证法证明:假设数列{an}是公比为q的等比数列,,
因为{an}单调递增,所以q>1,
因为n∈N*,(n+1)an≥na2n都成立,
所以n∈N*,, ①
因为q>1,所以,使得当
时,
,
因为(n∈N*),
所以,当
时,
,与①矛盾,故假设不成立。
(Ⅲ)证明:观察:,
,…,
猜想:;
用数学归纳法证明:
(1)当n=1时,成立;
(2)假设当n=k时,成立;
当n=k+1时,
,
所以,
根据(1)(2)可知,对任意n∈N*,都有,即
,
由已知得,
所以,
所以当n≥2时,,
因为,
所以对任意n∈N*,,
对任意n∈N*,存在m∈N*,使得,
因为数列{an}单调递增,所以,
,
因为,
所以。
已知数列的前n项和
。
(1)令,求证:数列
是等差数列,并求数列
的通项公式。
(2)令,试比较
与
的大小,并予以证明。
正确答案
解:(1)在中,
令n=1,可得,即
,
,
所以,
所以,即
,
,
又,
于是,所以
。
(2)由(1)得,
所以, ①
②
由①-②得,,
所以,
,
于是确定与
的大小关系等价于比较2n与2n+1的大小。
猜想当n=1,2时,2n<2n+1,
当n≥3时,2n>2n+1,
下面用数学归纳法证明:
当n=3时,显然成立;
则当n=k+1时,
,
所以当n=k+1时,猜想也成立。
于是,当n≥3,n∈N*时,2n>2n+1成立,
综上所述,当n=1,2时,;
当n≥3时,。
数列{an}满足a1=1,a2=2,an+2=(1+cos2)an+sin2
,n=1,2,3,…。
(1)求a3,a4并求数列{an}的通项公式;
(2)设,Sn=b1+b2+…+bn,证明:当n≥6时,|Sn-2|<
。
正确答案
解:(1)因为
所以
一般地当时,
=
即
所以数列是首项为1、公差为1的等差数列,因此
当时,
所以数列是首项为2、公比为2的等比数列,因此
故数列的通项公式为
;
(2)由(1)知 ①
②
①-②得,
所以
要证明当时,
成立,只需证明当
时,
成立
①当n=6时,成立
②假设当时不等式成立,即
则当n=k+1时,
由①②所述,当n≥6时,
即当n≥6时,。
已知数列{an},{bn}与函数f(x),g(x),x∈R满足条件:an=bn,f(bn)=g(bn+1)(n∈N*)。
(1)若f(x)≥tx+1,t≠0,t≠2,g(x)=2x,f(b)≠g(b),存在,求
的值;
(2)若函数y=f(x)为R上的增函数,g(x)=f-1(x),b=1,f(1)<1,证明对任意n∈N*,an+1<an(用t表示)。
正确答案
解:(1)由题设知得
又已知,可得
由可知
所以是等比数列,其首项为
,公比为
,于是
即
又存在,可得
所以-2<t<2且t≠0
∴。
(2)因为
所以
即
下面用数学归纳法证明an+1<an(n∈N*)
(i)当n=1时,由f(x)为增函数,且<1,得
<1
<1
<
即a2<a1,结论成立
(ii)假设n=k时结论成立,即<
,由f(x)为增函数,得
f(ak+1)<f(ak),即<
进而得<f(
)即
<
这就是说当n=k+1时,结论也成立
根据(i)(ii)可知,对任意的n∈N*,an+1<an。
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