- 数学归纳法证明不等式
- 共359题
用数学归纳法证明
正确答案
见解析.
证:当n=1时,左边=-14,右边=-1·2·7=-14,等式成立
假设当n=k时等式成立,即有
那么 当n=k+1时,
这就是说,当n=k+1时等式也成立
根据以上论证可知等式对任何都成立
(12分)是否存在自然数,使得f (n) = (2n+7)·3n+ 9对于任意
都能被
整除,若存在,求出
(如果m不唯一,只求m的最大值);若不存在,请说明理由。
正确答案
命题对于一切自然数n(n∈N)均成立。
解.猜想
的值应为其最大公约数36.
①显然正确.
②设n=k时命题正确,即f (k) = (2k+7)·3k+ 9 能被36整除.
则时 ,
能被36整除,
即n=k+1时,命题正确。
综合上述,命题对于一切自然数n(n∈N)均成立。
在数列中,
,
(1)写出;(2)求数列
的通项公式
正确答案
(1),
(2)
,
,猜想
下面用数学归纳法证明:(1)当n=1时,由上面的探求可知猜想成立
(2)假设n=k时猜想成立,即
则
所以当n=k+1时,猜想也成立
综合(1)(2),对猜想都成立
数列{an}中,an+1=,n∈N*.
(I)若a1=,设bn=log13
,求证数列{bn}是等比数列,并求出数列{an}的通项公式;
(II)若a1>2,n≥2,n∈N,用数学归纳法证明:2<an<2+.
正确答案
(I)证明:
∵bn+1=log13=log13
=log13(
)2=2log13(
)=2bn,
(2分)
∵b1=log13=2,∴数列{bn}是首项为2,公比为2的等比数列,(4分)
∴bn=2n,即log13=2n,得
=(
)2n,所以an=
.(6分)
(II)证明:(i)当n=2时,∵a1>2,
∴a2-2=-2=
>0,
∴a2-2-=
-
=
<0,
∴2<a2<2+,不等式成立;(8分)
(ii)假设当n=k(k≥2)时,2<ak<2+成立,
那么,当n=k+1时,去证明2<ak+1<2+
∵ak+1-2=-2=
>0,
∴ak+1>2;
∵ak+1-2-=
-
<
-
=
-
,
-
<
-
=0
∴ak+1<2+;
∴2<ak+1<2+,
所以n=k+1不等式也成立,
由(i)(ii)可知,不等式成立.(12分)
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=2x+r(其中r为常数)的图象上.
(1)求r的值;
(11)记bn=2(log2an+1)(n∈N+
证明:对任意的n∈N+,不等式•
…
>
成立.
正确答案
(1)因为对任意的n∈N*,点(n,Sn),均在函数y=2x+r(其中r为常数)的图象上
所以得Sn=2n+r,
当n=1时,a1=S1=2+r,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n+r-(2n-1+r )=2n-1,
又因为{an}为等比数列,所以公比为2,r=-1,
(2)由(1)知,an=2n-1,
∴bn=2(log2an+1)=2(log22n-1+1)=2n
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.
∴不等式•
…
>
成立.
已知数列{an}满足a1=3,=an(n∈N*),记bn=
.
(Ⅰ)求数列{bn}的通项公式.
(Ⅱ)若(4n-1)an≥t•2n+1-17对任意n∈N*恒成立,求实数t的取值范围;
(Ⅲ)记cn=,求证:c1•c2•c3…cn>
.
正确答案
(Ⅰ)∵=an(n∈N*),∴bn=
=
=4bn+1,
∴=
∵a1=3,b1=
∴数列{bn}是以为首项,
为公比的等比数列
∴bn=;
(Ⅱ)∵bn=,∴an=
∵(4n-1)an≥t•2n+1-17对任意n∈N*恒成立,
∴t≤=2n+
对任意n∈N*恒成立
∵y=m+(m>0)在(0,3)上单调递减,在(3,+∞)上单调递增
∴(2n+
9
2n
)min=min{2+,4+
}=
∴t≤
∴实数t的取值范围是(-∞,];
(Ⅲ)∵cn==1-
,
猜想(1-)(1-
) … (1-
)≥1-(
+
+ …+
)
用数学归纳法证明:
①n=1时,左边==右边;n=2时,左边=
,右边=
,左边>右边;
②假设n=k(k≥2)时结论成立,即(1-)(1-
) … (1-
)≥1-(
+
+ …+
)
则n=k+1时,左边=(1-)(1-
) … (1-
)(1-
)≥[1-(
+
+ …+
)](1-
)
>1-(+
+ …+
)=右边
由①②知,猜想(1-)(1-
) … (1-
)≥1-(
+
+ …+
)成立
又+
+ …+
<
=
∴c1•c2•c3…cn=(1-)(1-
) … (1-
)≥1-(
+
+ …+
)>1-
>
∴c1•c2•c3…cn>
已知等比数列{an}的首项a1=2,公比q=3,Sn是它的前n项和.求证:≤
.
正确答案
证明:由已知,得Sn=3n-1
要证明≤
等价于
≤
即3n≥2n+1(*)
(方法一)用数学归纳法证明
①当n=1时,左边=3,右边=3,所以(*)式成立
②假设当n=k时(*)成立,即3k≥2k+1
那么当n=k+1时,3k+1=3×3k≥3(2k+1)=6k+3≥2k+3=2(k+1)+1
所以当n=k+1时(*)也成立
综合①②可得,3n≥2n+1
≤
(法二)当n=1时,左边=,右边=4,所以(*)成立
当n≥2时,3n=(1+2)n=Cn0+2Cn1+22Cn2+…+2nCnn=1+2n+…>1+2n
所以≤
已知数列{an},an≥0,a1=0,an+12+an+1-1=an2(n∈N•).记Sn=a1+a2+…+an.Tn=+
+…+
.
求证:当n∈N•时,
(Ⅰ)an<an+1;
(Ⅱ)Sn>n-2.
正确答案
(Ⅰ)证明:用数学归纳法证明.
①当n=1时,因为a2是方程x2+x-1=0的正根,所以a1<a2.
②假设当n=k(k∈N*)时,ak<ak+1,
因为ak+12-ak2=(ak+22+ak+2-1)-(ak+12+ak+1-1)=(ak+2-ak+1)(ak+2+ak+1+1),
所以ak+1<ak+2.
即当n=k+1时,an<an+1也成立.
根据①和②,可知an<an+1对任何n∈N*都成立.
(Ⅱ)证明:由ak+12+ak+1-1=ak2,k=1,2,…,n-1(n≥2),
得an2+(a2+a3+…+an)-(n-1)=a12.
因为a1=0,所以Sn=n-1-an2.
由an<an+1及an+1=1+an2-2an+12<1得an<1,
所以Sn>n-2.
已知f(x)是定义在R上的不恒为零的函数,且对于任意的a,b∈R都满足:f(ab)=af(b)+bf(a)。(1)求f(0)及f(1)的值;
(2)判断f(x)的奇偶性,并证明你的结论;
(3)若f(2)=2,un=f(2n)(n∈N*),求证un+1>un(n∈N)。
正确答案
解:(1)
因为,
所以。
(2)f(x)是奇函数。
证明:因为,
所以
因此,f(x)为奇函数。
(3)证明:先用数学归纳法证明
(i)当n=1时,;
(ii)假设当n=k时,
那么当n=k+1时,
由以上两步可知,对任意
因为
所以。
设f(n)=1++
+
+…+
,则f(k+1)-f(k)=______.
正确答案
当n=k+1时,f(k+1)=1++
+
+…+
,
当n=k时,f(k+1)=1++
+
+…+
,
则f(k+1)-f(k)=1++
+
+…
+
+…+
-(1+
+
+
+…+
)
=+
+…+
,
故答案为:+
+…+
.
已知函数f (x) =x3,g (x)=x+。
(Ⅰ)求函数h (x)=f (x)-g (x)的零点个数,并说明理由;
(Ⅱ)设数列{an}(n∈N*)满足a1=a(a>0),f(an+1)=g(an),证明:存在常数M,使得对于任意的n∈N*,都有an≤M。
正确答案
解:(Ⅰ)由知,
,
而h(0)=0,且,
则x=0为h(x)的一个零点,且h(x)在(1,2)内有零点,
因此h(x)至少有两个零点,
,记
,则
,
当时,
,因此ψ(x)在(0,+∞)上单调递增,
则ψ(x)在(0,+∞)内至多只有一个零点。
又因为,
则ψ(x)在内有零点,所以ψ(x)在(0,+∞)内有且只有一个零点。
记此零点为x1,则当时,
;
当时,
;
所以,当时,h(x)单调递减,而h(0)=0,则h(x)在
内无零点;
当时,h(x)单调递增,则h(x)在
内至多只有一个零点;
从而h(x)在(0,+∞)内至多只有一个零点;
综上所述,h(x)有且只有两个零点。
(Ⅱ)记h(x)的正零点为x0,即,
(1)当时,由
,即
,
而,因此
,由此猜测:
。
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,显然成立;
②假设当时,有
成立,
则当n=k+1时,由知,
,
因此,当n=k+1时,成立。
故对任意的n∈N*,成立。
(2)当时,由(1)知,h(x)在
上单调递增,则
,
即。
从而,即
,由此猜测:
。
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,显然成立;
②假设当n=k(k≥1)时,有成立,
则当n=k+1时,由知,
,
因此,当n=k+1时,成立。
故对任意的n∈N*,成立。
综上所述,存在常数,使得对于任意的n∈N*,都有
。
已知函数f(x)=ax++c(a>0)的图象在点(1,f(1))处的切线方程为y=x-1,
(Ⅰ)用a表示出b,c;
(Ⅱ)若f(x)≥lnx在[1,+∞)上恒成立,求a的取值范围;
(Ⅲ)证明:。
正确答案
(Ⅰ)解:,则有
,
解得;
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,,
令,
则,
(ⅰ)当时,
,
若,则g′(x)<0,g(x)是减函数,所以g(x)<g(1)=0,
即f(x)<lnx,故f(x)≥lnx在[1,+∞)上不恒成立;
(ⅱ)当时,
,
若x>1,则g′(x)>0,g(x)是增函数,所以g(x)>g(1)=0,
即f(x)>lnx.故当x≥1时,f(x)≥lnx;
综上所述,所求a的取值范围为。
(Ⅲ)证明:用数学归纳法证明,
①当n=1时,左边=1,右边=,不等式成立;
②假设n=k时,不等式成立,就是
,
那么,
由(Ⅱ)知当时,有f(x)≥lnx(x≥1),
令,有
,
令,得
,
∴,
∴,
这就是说,当n=k+1时,不等式也成立.
根据①和②,可知不等式对任何n∈N*都成立。
设函数f(x)=x2+2lnx,f′(x)表示f(x)的导函数,(其中m∈R,且m>0),
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若对任意的x1,x2∈,都有f′(x1)≤g′(x2)成立,求实数m的取值范围;
(Ⅲ)试证明:对任意正数a和正整数n,不等式恒成立。
正确答案
解:(Ⅰ)f(x)的定义域为(0,+∞),
,∴
在x∈(0,+∞)恒成立,
故f(x)的单调递增区间为(0,+∞),无单调递减区间。
(Ⅱ)依题意,问题转化为,
令,
首先求在x∈
上的最大值,
由于,
当时,
,所以
在
上递减,
故在
上的最大值是
,
即;
其次求函数在
上的最小值,
∵
,
∴,
令,记
,
由知
转化为求函数
在
上的最小值,
又(当且仅当t=m时,取等号),
(ⅰ)若,
此时由,知
,
解得:,
∴;
(ⅱ)若m>6,函数y=h(t)在上为减函数,
则,
由题意,有恒成立,∴m>6;
(ⅲ)若,函数y=h(t)在
上为增函数,
则,
因此必须,
又由于知,此时m无解;
综上所述,m的取值范围是。
(Ⅲ)问题即证:,
也即证:,
用数学归纳法证明:
(ⅰ)当n=1时,左=0,右=0,显然不等式成立;
(ⅱ)假设n=k(k≥1)时,原不等式成立,
即,
则n=k+1时,
,
这就是说,n=k+1时,原不等式也成立;
综上所述,对任意正数a和正整数n,不等式都成立。
已知函数f(x)=ax-x2的最大值不大于
,又当
时,
。
(1)求a的值;
(2)设,an+1=f(an),n∈N*,证明
。
正确答案
解:(1)由于的最大值不大于
所以,即
①
又时,
所以
即
解得 ②
由①②得a=1。
(2)(i)当n=1时,,不等式
成立
因
所以
故n=2时不等式也成立;
(ii)假设时,不等式
成立,
因为的对称轴为
,知f(x)在
为增函数,
所以由得
于是有
所以当n=k+1时,不等式也成立
根据(i)(ii)可知,对任何n∈N*,不等式成立。
已知函数f(x)是在(0,+∞)上每一点处均可导的函数,若xf '(x)>f(x)在
(0,+∞)上恒成立.
(Ⅰ)①求证:函数在(0,+∞)上是增函数;②当x1>0,x2>0时,证明:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2);
(Ⅱ)已知不等式ln(x+1)<x在x>﹣1且x≠0时恒成立,求证:…
.
正确答案
解(Ⅰ)①∵,∴
∵xf '(x)>f(x),∴g '(x)>0在(0,+∞)上恒成立,
从而有在(0,+∞)上是增函数.
②由①知在(0,+∞)上是增函数,
当x1>0,x2>0时,有,
于是有:,
两式相加得:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2)
(Ⅱ)由(Ⅰ)②可知:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2),(x1>0,x2>0)恒成立
由数学归纳法可知:xi>0(i=1,2,3,…,n)时,
有:f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xn)<f(x1+x2+x3+…xn)(n≥2)恒成立
设f(x)=xlnx,则xi>0(i=1,2,3,…,n)时,
x1lnx1+x2lnx2+…+xnlnxn<(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)(n≥2)(*)恒成立
令,记
又,
又,且ln(x+1)<x
∴(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)<(x1+x2+…+xn)ln(1﹣)
<﹣(x1+x2+…+xn)<﹣
(
﹣
)=﹣
(**)
将(**)代入(*)中,可知:﹣()
于是
扫码查看完整答案与解析