- 数学归纳法证明不等式
- 共359题
开学初,小源到建设银行营业网点兑换了此前在网上预约的中国高铁纪念币。这枚纪念币由中国人民银行发行,面额10元,每人限兑20枚,且需要提前预约。小源打算与班上同学分享自己的喜悦。他可以向大家这样介绍
①纪念币面额和实际购买力都是由中国人民银行规定的
②纪念币可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能
③纪念币发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间
④纪念币不能与同面额人民币等值流通,必须在规定时间地点使用
正确答案
解析
①错误,国家无权规定纪念币的实际购买力;④错误,纪念币与同面额人民币等值流通,在任何时间地点都可使用;由中国人民银行发行的纪念币属于法定货币,可以直接购买商品,也具有支付手段等货币职能,因其发行量有限,具有一定的收藏价值和升值空间,故②③正确。
知识点
已知数列{bn}是等差数列,b1=1,b1+b2+…+b10=145.
(1)求数列{bn}的通项公式bn;
(2)设数列{an}的通项an=loga(1+)(其中a>0且a≠1)记Sn是数列{an}的前n项和,试比较Sn与
logabn+1的大小,并证明你的结论
正确答案
(1)bn=3n-2(2)当a>1时,Sn>logabn+1,当 0<a<1时,Sn<
logabn+1
设数列{bn}的公差为d,由题意得,∴bn=3n-2
(2)证明:由bn=3n-2知
Sn=loga(1+1)+loga(1+)+…+loga(1+
)
=loga[(1+1)(1+)…(1+
)]
而logabn+1=loga,于是,比较Sn与
logabn+1的大小
比较(1+1)(1+
)…
(1+)与的大小.
取n=1,有(1+1)=
取n=2,有(1+1)(1+
推测:(1+1)(1+)…(1+
)> (*)
①当n=1时,已验证(*)式成立.
②假设n=k(k≥1)时(*)式成立,即(1+1)(1+)…(1+
)>
则当n=k+1时,
,即当n=k+1时,(*)式成立
由①②知,(*)式对任意正整数n都成立.
于是,当a>1时,Sn>logabn+1,当 0<a<1时,Sn<
logabn+1
(本题满分15分)本题理科做.
设,
(
、
)。
(1)求出的值;
(2)求证:数列的各项均为奇数.
正确答案
(1),
,
;(2)见解析.
第一问利用由,得
,而
、
所以,只有类似可得,
,
第二问(i)当时,易知
,为奇数;
(ii)假设当时,
,其中
为奇数;
则当时,
所以,
解(1)由,得
,而
、
所以,只有,………………………2分
类似可得,,
…………………………5分
(2)证:(用数学归纳法证明)
(i)当时,易知
,为奇数;……………………7分
(ii)假设当时,
,其中
为奇数;……………………8分
则当时,
,
所以, ……………………11分
又、
,所以
是偶数,
而由归纳假设知是奇数,故
也是奇数. ……………………14分
综上(i)、(ii)可知,的值一定是奇数. -----------------------------15分
(12分)在德国不来梅举行的第48届世乒赛期间,某商场橱窗里用同样的乒乓球堆成若干堆“正三棱锥”形展品,其中第一堆只有一层,就一个球,第2、3、4、…堆最底层(第一层)分别按下图方式固定摆放,从第二层开始每层的小球自然垒放在下一层之上,第堆的第
层就放一个乒乓球,以
表示第
堆的乒乓球总数.
(1)求;
(2)求(用
表示)(可能用到的公式:
)
正确答案
(1)=10
(2) =
通过观察可知f(3)=10.
(2)在求f(n)时,可以观察归纳出f(n)的递推关系,
然后再采用叠加求通项的方法求出.
在数列{an}中,a1=1,当n≥2时,an,Sn,Sn-成等比数列.
(1)求a2,a3,a4,并推出an的表达式;
(2)用数学归纳法证明所得的结论;
(3)求数列{an}所有项的和.
正确答案
(1)a2=- a3=-
a4=-
(3)S=Sn=0
∵an,Sn,Sn-成等比数列,∴Sn2=an·(Sn-
)(n≥2)
(1)由a1=1,S2=a1+a2=1+a2,代入(*)式得:a2=-
由a1=1,a2=-,S3=
+a3代入(*)式得:a3=-
同理可得:a4=-,由此可推出:an=
(2)①当n=1,2,3,4时,由(*)知猜想成立.
②假设n=k(k≥2)时,ak=-成立
故Sk2=-·(Sk-
)
∴(2k-3)(2k-1)Sk2+2Sk-1=0
∴Sk= (舍)
由Sk+12=ak+1·(Sk+1-),得(Sk+ak+1)2=ak+1(ak+1+Sk-
)
由①②知,an=对一切n∈N成立.
(3)由(2)得数列前n项和Sn=,∴S=
Sn=0
(本题满分12分)在各项为正的数列中,数列的前n项和满足
(1)求;(2) 由(1)猜想数列的通项公式;(3) 求
正确答案
(1);(2);(3)
本试题主要是考查了数列的通项公式和前n项和的关系的运用。
(1)因为对于n令值可知,首项的值以及第n项与前n项和之间的关系式得到结论。
(2)进而归纳猜想结论,并运用数学归纳法加以证明,注意n=k,n=k+1的式子的变化以及假设的运用。
已知数列中,
是
的前
项和,且
是
与
的等差中项,其中
是不等于零的常数.
(1)求; (2)猜想
的表达式,并用数学归纳法加以证明.
正确答案
(1),
,
;(2)见解析.
(1)先确定,然后要以先求出a1,进而可以求出a2,a3;
(2)根据第(1)求出的结果进行猜想.然后再利用数学归纳法证明时两个步骤缺一不可.
解: (1)由题意,
当时,
, ∴
;
当时,
, ∴
;
当时,
, ∴
;
(2)猜想:.
证明:①当时,由(1)可知等式成立;
②假设时等式成立,即:
,
则当时,
,
∴, ∴
,
即时等式也成立.
综合①②知:对任意
均成立.
用数学归纳法证明: 的第二步中,当
时等式左边与
时的等式左边的差等于 .
正确答案
试题分析:当时,等式的左边为
,当
时,等式的左边为
,所以当
时等式左边与
时的等式左边的差等于
.
(本小题满分13分)
数列满足
.
(Ⅰ)计算,并由此猜想通项公式
;
(Ⅱ)用数学归纳法证明(Ⅰ)中的猜想.
正确答案
(Ⅰ).
.
,
.
(Ⅱ)见解析.
(I),分别令n=1,依次可求出
.
(II) 用数学归纳法证明时,(1)要先验证n=1时,成立.
(2)要先假设n=k时,成立,再证明n=k+1时,也成立,但必须要用到n=k时的归纳假设否则证明无效.
解:(Ⅰ)当时,
,所以
.
当时,
,所以
.
同理:,
.………3分
由此猜想 …………………………………………………5分
(Ⅱ)证明:①当时,左边
,右边
,结论成立.
②假设时,结论成立,即
,………6分
那么时,
,…8分
所以,
所以,
这表明时,结论成立.
由①②知对一切猜想
成立. ……………………………13分
用数学归纳法证明:
正确答案
详见解析
试题分析:由数学归纳法证明不等式的一般步骤可知:第一步应验证初值时不等式成立;第二步进行归纳假设:假设当
时所证不等式成立,在此基础上来证明当
时所证不等式也成立;特别注意在证
时一定要用到
时的结论;第三步下结论:在第一步及第二步的基础上就可得出所证不等式对一切
都成立.
试题解析:证明:(1)当时,
,
命题成立。
(2)假设当时,
成立
当时,
+
当时命题成立。
所以对于任意都成立.
在数学归纳法证明“”时,验证当
时,等式的左边为 .
正确答案
1+a.
把n=1代入左边式子可知左边为1+a.
观察下列不等式
……
照此规律,第五个不等式为________.
正确答案
.
试题分析:由题设中所给的三个不等式归纳出它们的共性得:左边式子是连续正整数平方的倒数和,最后一个数的分母是不等式序号的平方,右边分式中的分子与不等式序号
的关系是
,分母是不等式的序号
,得出第
个不等式,即可得到第
个不等式的通式为
,
,再令
,即可得出第五个不等式.
已知,不等式
,
,
,…,可推广为
,则
等于 .
正确答案
试题分析:因为,……,所以该系列不等式,可推广为
,所以当推广为
时,
.
(本小题满分12分)已知,
,
.
(1)当时,试比较
与
的大小关系;
(2)猜想与
的大小关系,并给出证明.
正确答案
21.解:(1) 当时,
,
,所以
;
当时,
,
,所以
;
当时,
,
,所以
.………3分
(2)由(1),猜想,下面用数学归纳法给出证明:
①当时,不等式显然成立.
②假设当时不等式成
立,即
,....6分
那么,当时,
,
因为,
所以.
由①、②可知,对一切,都有
成立.………………12分
略
已知数列的前
项和为
,满足
,且
.
(Ⅰ)求,
,
;
(Ⅱ)猜想数列的通项公式,并用数学归纳法加以证明.
正确答案
(Ⅰ);
;
.
(Ⅱ)猜想数列的通项公式为
.
下面用数学归纳法进行证明:
(1) 当时,
,猜想成立.
(2) 假设当时,
成立,
则当时,由
,得
由,得
两式作差得:
即
,所以猜想成立.
综上所述,对一切正的自然数都有
略
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