- 数学归纳法证明不等式
- 共359题
已知数列{xn}中,x1=1,xn+1=1+(n∈N*,p是正常数).
(Ⅰ)当p=2时,用数学归纳法证明xn<(n∈N*)
(Ⅱ)是否存在正整数M,使得对于任意正整数n,都有xM≥xn.
正确答案
证明:由x1=1,xn+1=1+知,xn>0(n∈N*),
(Ⅰ)当p=2时,xn+1=1+,
(1)当n=1时,x1=1<,命题成立.
(2)假设当n=k时,xk<,
则当n=k+1时,xk+1=1+=2-
<2-
=
,
即n=k+1时,命题成立.
根据(1)(2),xn<(n∈N*).(4分)
(Ⅱ)用数学归纳法证明,xn+1>xn(n∈N*).
(1)当n=1时,x2=1+>1=x1,命题成立.
(2)假设当n=k时,xk+1>xk,
∵xk>0,p>0,
∴<
,
则当n=k+1时,xk+1=1+=2-
<2-
=xk+2,
即n=k+1时,命题成立.
根据(1)(2),xn+1>xn(n∈N*).(8分)
故不存在正整数M,使得对于任意正整数n,都有xM≥xn.(10分)
(本小题8分)已知数列中,
,且
.
(1)求,
,
的值;
(2)写出数列的通项公式,并用数学归纳法证明.
正确答案
解:(Ⅰ),
,
;(Ⅱ)猜想:
证明:见解析.
本试题主要是考查了数列的递推关系式的运用,以及归纳猜想数列的通项公式,并运用数学归纳法加以证明的综合运用。
(1)对于n赋值,求解数列的前几项
(2)根据上一问的结论,归纳猜想其通项公式,然后运用数学归纳法分两步来证明。
解:(Ⅰ),
,
………3分
(Ⅱ)猜想: ………4分
证明:(1)当时,显然成立; ………5分
(2)假设当时,结论成立,即
,则
当时,
当
时结论也成立. ……………7分
综上(1)(2)可知,对N*,
恒成立. …………8分
用数学归纳法证明:
当时,
成立
正确答案
当
时,
成立
略
已知a1=,an+1=
,则a2,a3,a4,a5的值分别为_________,由此猜想an=_________.
正确答案
(本小题满分16分)
已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,Sn=n2an(n∈N*).
(1)试求出S1,S2,S3,S4,并猜想Sn的表达式;
(2)用数学纳法证明你的猜想,并求出an的表达式.
正确答案
(1)S1=a1=1.S2=,S3=
=
,S4=
,猜想Sn=
(n∈N*).
(2)见解析
本题主要考查了数列的递推式.数列的递推式是高考中常考的题型,涉及数列的通项公式,求和问题,数列与不等式的综合等问题.
(1)先根据数列的前n项的和求得S1,S2,S3,S4,可知分母和分子分别是等差数列进而可猜想出Sn.
(2)利用an=Sn-Sn-1,整理出an的递推式,进而用叠乘法求得an.
(1)解 ∵an=Sn-Sn-1(n≥2)
∴Sn=n2(Sn-Sn-1),∴Sn=Sn-1(n≥2)
∵a1=1,∴S1=a1=1.
∴S2=,S3=
=
,S4=
, ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6分
猜想Sn=(n∈N*). ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8分
(2)证明 ①当n=1时,S1=1成立.
②假设n=k(k≥1,k∈N*)时,等式成立,即Sk=,
当n=k+1时,
Sk+1=(k+1)2·ak+1=ak+1+Sk=ak+1+,
∴ak+1=,
∴Sk+1=(k+1)2·ak+1==
,
∴n=k+1时等式也成立,得证.
∴根据①、②可知,对于任意n∈N*,等式均成立.┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13分
又∵ak+1=,∴an=
. ┄┄┄┄┄┄┄┄┄16分
(本小题满分12分)
数列满足
(1)写出并猜想
的表达式
(2)用数学归纳法证明你的猜想.
正确答案
(1) ,猜想:
;(2)证明:见解析。
本试题主要是考查了数列的递推关系式的运用,以及归纳猜想思想的运用,并运用数学归纳法加以证明的综合运用。首先先分析前几项,然后发现规律得到通项公式,分两步进行证明。
(1) ………………….(4分)
猜想:………………(6分)
(2)证明:i)当时,
,猜想成立………………….(8分)
ii)假设当时,猜想成立,即
那么,当时,
这说明当时,猜想也成立.
由i),ii)知,对………………….(12分)
(本题满分10分)在数列{an},{bn}中,a1=2,b1=4,且an,bn,an+1成等差数列,bn,an+1,bn+1成等比数列(n∈N*).求a2,a3,a4及b2,b3,b4,由此猜测{an},{bn}的通项公式,并证明你的结论.
正确答案
a2=6,b2=9,a3=12,b3=16,a4=20,b4=25.证明见解析.
猜测an=n(n+1),bn=(n+1)2,n∈N*.
主要考查了数列的通项公式和数学归纳法的运用。
由条件得2bn=an+an+1,=bnbn+1,
由此可得a2=6,b2=9,a3=12,b3=16,a4=20,b4=25.
猜测an=n(n+1),bn=(n+1)2,n∈N*.
用数学归纳法证明:
①当n=1时,由已知a1=2,b1=4可得结论成立.
②假设当n=k(k≥2且k∈N*)时,结论成立,即
ak=k(k+1),bk=(k+1)2,
那么当n=k+1时,
ak+1=2bk-ak=2(k+1)2-k(k+1)=(k+1)(k+2),
bk+1==
=(k+2)2.
解:由条件得2bn=an+an+1,=bnbn+1,
由此可得a2=6,b2=9,a3=12,b3=16,a4=20,b4=25.
猜测an=n(n+1),bn=(n+1)2,n∈N*. 4分
用数学归纳法证明:
①当n=1时,由已知a1=2,b1=4可得结论成立.
②假设当n=k(k≥2且k∈N*)时,结论成立,即
ak=k(k+1),bk=(k+1)2,
那么当n=k+1时,
ak+1=2bk-ak=2(k+1)2-k(k+1)=(k+1)(k+2),
bk+1==
=(k+2)2.
所以当n=k+1时,结论也成立.
由①②可知,an=n(n+1),bn=(n+1)2对一切n∈N*都成立. 10分
(本小题12分)试用含的表达式表示
的值,并用数学归纳法证明你的结论.
正确答案
解:猜想…………………………..4分
证明:
(2)
则当
所以,命题在n=k+1时也成立,综合(1),(2),命题对任何都成立。
……………………………………12分
略
用数学归纳法证明:对任意n∈N+,成立.
正确答案
见解析
(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.
用数学归纳法证明“”时,从
到
,等式的左边需要增乘的代数式是__________ ;
正确答案
左边需要增乘.
已知数列满足
,且对于任意的正整数
都有
成立.
(1)求;(2)证明:存在大于1的正整数
,使得对于任意的正整数
,
都能被
整除,并确定
的值.
正确答案
(1);(2)见解析.
(1)根据递推关系可以依次求出,
,
,
.
(2)采用数学归纳法。
解::(1),
,
,
…………4分
(2)猜想,证明:由已知易知
为非负整数。…………6分
①当时,
=
,能被3整除…………8分
②假设当时,
能被3整除,
当时,
也能被3整除
…………12分
综合①②对于任意的正整数,
都能被3整除,且
…………14分
用数学归纳法证明2n>n2(n∈N,n≥1),则第一步应验证______.
正确答案
根据数学归纳法的步骤,首先要验证当n取第一个值时命题成立;
结合本题,要验证n=1时,左=21=2,右=12=1,因为2>1成立,所以2n>n2成立.
故答案为:n=1时,2>1成立.
用数学归纳法证明等式:
…
=
对于一切都成立.
正确答案
利用数学归纳法。
试题分析:(1)当n=1时,左边= ,右边=
,等式成立。
(2)假设n=k时,等式成立,即…
=
,
那么n=k+1时,……
=
=,
这就是说,当n=k+1时 等式也成了
故对一切等式都成立。
点评:容易题,利用数学归纳法,可证明与自然数有关的命题,证明过程中,要注意规范写出“两步一结”。
试证明:不论正数a、b、c是等差数列还是等比数列,当n>1,n∈N*且a、b、c互不相等时,均有:an+cn>2bn.
正确答案
见解析
错解分析:应分别证明不等式对等比数列或等差数列均成立,不应只证明一种情况.
技巧与方法:本题中使用到结论:(ak-ck)(a-c)>0恒成立(a、b、c为正数),从而ak+1+ck+1>ak·c+ck·a.
证明:(1)设a、b、c为等比数列,a=,c=bq(q>0且q≠1)
∴an+cn=+bnqn=bn(
+qn)>2bn
(2)设a、b、c为等差数列,则2b=a+c猜想>(
)n(n≥2且n∈N*)
下面用数学归纳法证明:
①当n=2时,由2(a2+c2)>(a+c)2,∴
②设n=k时成立,即
则当n=k+1时, (ak+1+ck+1+ak+1+ck+1)
>(ak+1+ck+1+ak·c+ck·a)=
(ak+ck)(a+c)
>()k·(
)=(
)k+1
已知数列{an}满足a1=2,an+1= (n∈N*),则a3=________,a1·a2·a3·…·a2014=________.
正确答案
- -6
(1)a2==-3,
a3==-
.
(2)求出a4=,a5=2,可以发现
a5=a1,且a1·a2·a3·a4=1,
故a1·a2·a3·…·a2014=a1a2=2×(-3)=-6.
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