- 数学归纳法证明不等式
- 共359题
数列{an}满足.
(Ⅰ)求a2,a3;
(Ⅱ) 求证:a1+a2+…+an=;
(Ⅲ)求证:.
正确答案
(Ⅰ)解:∵数列{an}满足.
∴,
(Ⅱ)证明:由知
,
. (1)
所以,即
.
从而 a1+a2+…+an=
=.
(Ⅲ) 证明:等价于证明
,即
. (2)
当n=1时,,
,即n=1时,(2)成立.
设n=k(k≥1)时,(2)成立,即 .
当n=k+1时,由(1)知;
又由(1)及知
均为整数,
从而由 有
即
,
所以 ,即(2)对n=k+1也成立.
所以(2)对n≥1的正整数都成立,
即对n≥1的正整数都成立.
设,g(x)是f(x)的反函数。
(Ⅰ)求g(x);
(Ⅱ)当x∈[2,6]时,恒有成立,求t的取值范围;
(Ⅲ)当时,试比较f(1)+f(2)+…+f(n)与n+4的大小,并说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)由题意得
故;
(Ⅱ)由得
①当时,
又因为
所以
令
则
列表如下:
所以h(x)最小值=5,所以0
当时,
又因为x∈ [2,6]
所以t>(x-1)2(7-x)>0
令h(x)=(x-1)2(7-x),x∈[2,6],
由①知h(x)最大值=32
所以t>32
综上,当a>1时,0
当032。
(Ⅲ)设,则
当时,
当n≥2时,设k≥2,k∈N*时
则
所以
从而
所以f(1)+f(2)+…+f(n)
综上,总有,f(1)+f(2)+…+f(n)< n+4。
已知函数f(x)=x3-x,数列{an}满足条件:a1≥1,an+1≥f′(an+1)。试比较
与1的大小,并说明理由。
正确答案
解:∵f′(x)=x2-1,an+1≥f′(an+1),
∴an+1≥(an+1)2-1
∵函数g(x)=(x+1)2-1=x2+2x在区间[1,+∞)上单调递增,
于是由an≥1,得a2≥(a1+1)2-1≥22-1,
由此猜想:an≥2n-1
以下用数学归纳法证明这个猜想:
①当n=1时,1=a1≥21-1=1,结论成立;
②假设n=k时结论成立,即ak≥2k-1,
则当n=k+1时,由g(x)=(x+1)2-1在区间[1,+∞)上单调递增知,
ak+1≥(ak+1)2-1≥22k-1≥2k+1-1,即n=k+1时,结论也成立
由①、②知,对任意n∈N*,都有an≥2n-1
即1+an≥2n,
∴,
∴。
已知,
,n∈N*,
(1)当n=1,2,3时,试比较f(n)与g(n)的大小关系;
(2)猜想f(n)与g(n)的大小关系,并给出证明.
正确答案
解:(1)当n=1时,f(1)=1,g(1)=1,所以f(1)=g(1);
当n=2时,,
,所以f(2)<g(2);
当n=3时,,
,所以f(3)<g(3).
(2) 由(1),猜想f(n)≤g(n);
下面用数学归纳法给出证明:
①当n=1,2,3时,不等式显然成立;
②假设当n=k(k≥3)时不等式成立,即,
那么,当n=k+1时,,
因为,
所以;
由①、②可知,对一切n∈N*,都有f(n)≤g(n)成立.
已知函数f(x)=x-sinx,数列{an}满足:0<a1<1,an+1=f(an),n=1,2,3,…,
证明:(Ⅰ)0<an+1<an<1;
(Ⅱ)。
正确答案
证明:(Ⅰ)先用数学归纳法证明,n=1,2,3,…
(i)当n=1时,由已知显然结论成立;
(ii)假设当n=k时结论成立,即,
因为0<x<1时,,
所以f(x)在(0,1)上是增函数,
又f(x)在[0,1]上连续,
从而,
故n=k+1时,结论成立;
由(i)、(ii)可知,对一切正整数都成立,
又因为时,
,
所以;
综上所述,。
(Ⅱ)设函数,0<x<1,
由(Ⅰ)知,当0<x<1时,sinx<x,
从而,
所以g(x)在(0,1)上是增函数,
又g(x)在[0,1]上连续,且g(0)=0,
所以当0<x<1时,g(x)>0成立,
于是,
故。
设数列{an}满足:a1=2,an+1=an+(n=1,2,3,…)。
(1)证明:对一切n恒成立;
(2)令,判断bn与bn+1的大小,并说明理由。
正确答案
解:(1)当n=1时,,不等式成立
假设n=k成立,成立
当n=k+1时,
∴时,
时成立
综上由数学归纳法可知,对一切正整数成立。
(2)
所以。
在数列中,
。
(Ⅰ)求,并猜想数列
的通项公式(不必证明);
(Ⅱ)证明:当时,数列
不是等比数列;
(Ⅲ)当时,试比较
与
的大小,证明你的结论。
正确答案
解:(Ⅰ)∵,
∴,
同理,可得,
,
猜想。
(Ⅱ)假设数列是等比数列,则
也成等比数列,
∴,
∵,
∴,
即,但
,矛盾,
(Ⅲ)∵,
∴,
∴,
∵当n=1,2,3时,,
∴,
当时,猜想
,
证明如下:当n=4时,显然,
假设时,猜想成立,即
,
则当n=k+1时,,
∵,
∴,
∴当时,猜想
成立,
∴当时,
。
已知数列中,
。
(1)求数列的通项公式;
(2)若数列中,
,
,证明:
。
正确答案
(1)解:设,
∴p=,
∴是以1-
=2-
为首项,
-1为公比的等比数列,
∴,
∴。
(2)证明:用数学归纳法证明:
①当n=1时,;
②假设n=k时,结论成立,
即,也就是
,
当n=k+1时,
又,
∴,
即n=k+1时,结论成立。
由①②可知,。
已知m,n为正整数,
(1)证明:当x>-1时,(1+x)m≥1+mx;
(2)对于n≥6,已知,求证
,m=1,2,3,…,n;
(3)求出满足等式3n+4n+…+(n+2)n=(n+3)n的所有正整数n。
正确答案
解:(1)用数学归纳法证明:
(i)当时,原不等式成立;当
时,左边
,右边
因为
所以左边右边,原不等式成立;
(ii)假设当时,不等式成立,即
,则当
时
∵
∴
于是在不等式两边同乘以1+x得
所以
即当时,不等式也成立
综合(i)(ii)知,对一切正整数m,不等式都成立;
(2)当时,由(1)得:
(令
易得
)
于是,m=1,2,3,…,n;
(3)由(2)知,当时
∴
即
即当时,不存在满足该等式的正整数n
故只需要讨论n=1,2,3,4,5的情形
当时,
,等式不成立
当n=2时,,等式成立;
当n=3时,,等式成立;
当n=4时,为偶数,
为奇数,故
,等式不成立;
当n=5时,同的情形可分析出,等式不成立
综上,所求的n只有2,3。
已知数列{an}满足:a1=,且an=
(n≥2,n∈N*)。
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)证明:对于一切正整数n,不等式a1·a2·……an<2·n!。
正确答案
(1)解:将条件变为:,
因此{1-}为一个等比数列,其首项为
,公比为
,
从而,据此得an=
(n≥1)。
(2)证明:据1°得,
a1·a2·…an=,
为证a1·a2·……an<2·n!,
只要证n∈N*时,有,…………2°
显然,左端每个因式都是正数,
先证明,对每个n∈N*,有,…………3°
用数学归纳法证明3°式:
(ⅰ)n=1时,3°式显然成立,
(ⅱ)设n=k时,3°式成立,
即,
则当n=k+1时,
,
即当n=k+1时,3°式也成立。
故对一切n∈N*,3°式都成立。
利用3°得,
,
故2°式成立,从而结论成立。
已知,
.
(1)当n=1,2,3时,分别比较f(n)与g(n)的大小(直接给出结论);
(2)由(1)猜想f(n)与g(n)的大小关系,并证明你的结论.
正确答案
解:(1)当n=1时,f(1)=1,,f(1)>g(1),
当n=2时,,
,f(2)>g(2),
当n=3时,,g(3)=2,f(3)>g(3).
(2)猜想:f(n)>g(n)(n∈N*),即.
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,上面已证.
②假设当n=k时,猜想成立,即
则当n=k+1时,=
;
而,
下面转化为证明:
只要证:,
需证:(2k+3)2>4(k+2)(k+1),
即证:4k2+12k+9>4k2+12k+8,此式显然成立.
所以,当n=k+1时猜想也成立.
综上可知:对n∈N*,猜想都成立,即成立.
已知正项数列{an}中,.用数学归纳法证明:
.
正确答案
证明:当n=1时,,a1<a2,
所以n=1时,不等式成立.
假设n=k(k∈N*)时,ak<ak+1成立,
则n=k+1时,
=
=
=>0;
即ak+2﹣ak+1>0,
所以n=k+1时,不等式也成立.
综上所述,不等式成立.
已知数列满足
,
,数列
满足
。
(1)求数列的通项公式;
(2)设数列的前n项和为
,求证:当
时,
;
(3)求证:当时,
。
正确答案
(1)解:由题意,得,
即,
∴。
(2)解:由(1)知,,
当时,
,即
,
平方,得,
∴,
叠加,得,
∴,
∴。
(3)证明:当n=2时,,即n=2时,命题成立;
假设命题成立,即
,
当时,
,
即时,命题成立;
综上,对于任意,
。
设f(x) 是定义在R上的减函数,满足f(x+y)=f(x)·f(y)且f(0)=1,数列{n} 满足
14,(n∈N*);
(Ⅰ)求数列{n}的通项公式;
(Ⅱ)设Sn是数列{n}的前n项和, 试比较Sn与6n2-2的大小。
正确答案
解:(Ⅰ)由题设知可化为
,
∵y=f(x)是定义在R上的单调减函数,
∴,即
,
∴数列是以
为首项,1为公差的等差数列,
∴,
即n=。
(Ⅱ)Sn=a1+a2+a3+···+an =4(1+31+32+···+3n-1)=2(3n-1) ,
当n=1时,有Sn=6n2-2=4;
当n=2时,有Sn=16<6n2-2=22;
当n=3时,有Sn=6n2-2=52;
当n=4时,有Sn=160>6n2-2=94;
当n=5时,有Sn=484>6n2-2=148。
由此猜想当n≥4时, 有Sn>6n2-23n-1>n2,
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≥4,k∈N*)时, 有3k-1>k2;
当n=k+1时,有3k=3·3k-1>3k2,
∵k≥4,
∴k(k-1)≥12, ∴3k2-(k-1)2=2k(k-1)-1>0即3k2>(k+1)2,
∴3k>3k2>(k+1)2, ∴3k>(k+1)2,因此当n=k+1时原式成立。
由①②可知,当n≥4时有3n-1>n2,
即Sn>6n2-2,
综上可知当n=1,3时,有Sn=6n2-2;当n=2时,有Sn<6n2-2;当n≥4时,有Sn>6n2-2。
用数学归纳法证明不等式:+
+
+…+
>1(n∈N*且n.1).
正确答案
证明:(1)当n=2时,左边=+
+
=
>1,∴n=2时成立(2分)
(2)假设当n=k(k≥2)时成立,即
+
+
+…+
>1
那么当n=k+1时,左边=+
+
+…+
=+
+
+
+…+
+
-
>1++
+…+
-
>1+(2k+1)•-
>1+
>1
∴n=k+1时也成立(7分)
根据(1)(2)可得不等式对所有的n>1都成立(8分)
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