- 数学归纳法证明不等式
- 共359题
设实数q满足|q|<1,数列{an}满足:a1=2,a2≠0,an·an+1=-qn,求an表达式,又如果S2n<3,求q的取值范围
正确答案
-1<q<0或0<q<
∵a1·a2=-q,a1=2,a2≠0,
∴q≠0,a2=-,
∵an·an+1=-qn,an+1·an+2=-qn+1
两式相除,得,即an+2=q·an
于是,a1=2,a3=2·q,a5=2·qn…猜想:a2n+1=-qn(n=1,2,3,…)
综合①②,猜想通项公式为an=
下证:(1)当n=1,2时猜想成立
(2)设n=2k-1时,a2k-1=2·qk-1则n=2k+1时,由于a2k+1=q·a2k-1
∴a2k+1=2·qk即n=2k-1成立.
可推知n=2k+1也成立.
设n=2k时,a2k=-qk,则n=2k+2时,由于a2k+2=q·a2k,
所以a2k+2=-qk+1,这说明n=2k成立,可推知n=2k+2也成立.
综上所述,对一切自然数n,猜想都成立.
这样所求通项公式为an=
S2n=(a1+a3…+a2n-1)+(a2+a4+…+a2n)
=2(1+q+q2+…+qn-1)- (q+q2+…+qn)
由于|q|<1,∴=
依题意知<3,并注意1-q>0,|q|<1解得-1<q<0或0<q<
(本小题满分12分)
设数列的前n项和为
且方程
有一根为
,n=1,2,3…,试求
的值,猜想
的表达式,并用数学归纳法加以证明
正确答案
由,
当n=2时,由①得 ,
当n=3时,由①得 ,
猜想 n="1,2,3…" 证明见解析。
本试题主要是考查了数列的前n项和的表达式的求解和证明的综合运用。
(1)根据已知条件,对n令值,得到前几项的和,然后归纳猜想。
(2)运用数学归纳法加以证明,分为两步骤,注意要用到假设。
证明:
当n=1时,
当n≥2时,,
代入(*)式得① ……(3分)
当n=2时,由①得 ……(4分)
当n=3时,由①得 ……(5分)
可以看到上面表示的三个结果的分数中,分子与项数一致,分母是项数加1,
由此猜想 n=1,2,3… ……(6分)
下面用数学归纳法证明这个猜想:
(1)当n=1时已知猜想成立 ……(7分)
(2)假设n=k时猜想成立,即
则当n=k+1时,由①得
这就是说,当n=k+1时,猜想也成立 ……(10分)
根据(1)和(2),可知对所有正整数n都成立 ……(12分)
数列的前
项和
,先计算数列的前4项,后猜想
并证明之.
正确答案
证明见解析
由,得
,由
,得
.
由,得
.
由,得
.
猜想来.下面用数学归纳法证明猜想正确:
(1)时,左边
,右边
,猜想成立.
(2)假设当时,猜想成立,就是
,此时
,
当时,由
,得
,
.
这就是说,当时,等式也成立,
由(1)(2)可知,对
均成立.
设曲线在点
处的切线斜率为
,且
.对一切实数
,不等式
恒成立(
≠0).
(1) 求的值;
(2) 求函数的表达式;
(3) 求证:>
.
正确答案
(1) (2)
(3)
要证原不等式,即证
因为
所以
=
所以
试题分析:(1)由,所以
2分
(2),由
,
得 3分
4分
又恒成立,则由
恒成立得
, 6分
同理由恒成立也可得:
7分
综上,
,所以
8分
(3)
要证原不等式,即证
因为
所以
=
所以 12分
本小问也可用数学归纳法求证。证明如下:
由
当时,左边=1,右边=
,左边>右边,所以
,不等式成立
假设当时,不等式成立,即
当时,
左边=
由
所以
即当时,不等式也成立。综上得
点评:函数求解析式采用的是待定系数法,由已知条件找到的关系式,期间将不等式恒成立问题转化为二次函数性质的考察,第三问在证明不等式时用到了放缩法,这种方法对学生有一定的难度
.已知数列的各项均为正数,
,
(1)求数列的通项公式;
(2)证明对一切
恒成立。
正确答案
见解析。
本试题主要是考查了数列的通项公式和数列求和的综合运用。
(1)因为数列的各项均为正数,
,
,那么利用等差数列的定义可知
,从而得到数列的通项公式。
((2)要证明对一切
恒成立。
与自然数相关的不等式的成立,只要运用数学归纳法证明即可。
(1)由得
,所以
(2)①当n=1时,1=1成立;当n=2时,左边<右边;
②假设当n=k时,成立,
那么当n=k+1时,
不等式成立
由①②可得对一切
恒成立。
(11分)探究:是否存在常数a、b、c使得等式1·22+2·32+…+n(n+1)2=(an2+bn+c)
对对一切正自然数n均成立,若存在求出a、b、c,并证明;若不存在,请说明理由.
正确答案
设存在a、b、c使题设的等式成立,这时令n=1,2,3,有
证明见解析。
先令n=1,2,3建立关于a,b,c的三个方程,解出a,b,c的值.然后再证明时,也成立.由于是与n有关的证明问题,可以考虑用数学归纳法进行证明.
设存在a、b、c使题设的等式成立,这时令n=1,2,3,有
于是,对n=1,2,3下面等式成立1·22+2·32+…+n(n+1)2=
记Sn=1·22+2·32+…+n(n+1)2设n=k时上式成立,即Sk= (3k2+11k+10)
那么Sk+1=Sk+(k+1)(k+2)2=(k+2)(3k+5)+(k+1)(k+2)2=
(3k2+5k+12k+24)
=[3(k+1)2+11(k+1)+10]也就是说,等式对n=k+1也成立.
综上所述,当a=3,b=11,c=10时,题设对一切正自然数n均成立.
是否存在a、b、c使得等式1·22+2·32+…+n(n+1)2=(an2+bn+c)
正确答案
当a=3,b=11,c=10时,题设对一切自然数n均成立
综上所述,当a=3,b=11,c=10时,题设对一切自然数n均成立
设为常数,且
小题1:证明对任意
小题2:假设对任意有
,求
的取值范围.
正确答案
小题1:证法一:(ⅰ)当时,由已知
,等式成立.
(ⅱ)假设当等式成立,即
那么
也就是说,当时,等式也成立.
根据(ⅰ)和(ⅱ)可知
小题2:由通项公式
①
(ⅰ)当时,①式即为
即为 ②
②式对都成立,有
(ⅱ)当时,
即为 ③
③式对都成立,有
综上,①式对任意成立,有
故的取值范围为
同答案
已知数列是正数组成的数列,其前n项和
为
,对于一切
均有
与2的等差中项等于
与2的等比中项。
(1)计算并由此猜想
的通项公式
;
(2)用数学归纳法证明(1)中你的猜想。
正确答案
解:(1)由得
可求得
,┈5分
由此猜想的通项
公式
。 ┈┈┈7分
(2)证明:①当时,
,等式成立; ┈┈┈9分
②假设当时,等式成立,即
, ┈┈┈11分
当
时,等式也成立。 ┈┈┈13分
由①②可得成立。 ┈┈┈15分
略
(14分)
用数学归纳法证明:
正确答案
略
略
当时,
,
(I)求;
(II)猜想与
的关系,并用数学归纳法证明.
正确答案
(I)1/2 7/12 1/2 7/12
(II)
本试题主要考查了数列的通项公式的求解和数学归纳法的运用。
解:(1),
,
(2)猜想: 即:
(n∈N*)
下面用数学归纳法证明
① n=1时,已证S1=T1
② 假设n=k时,Sk=Tk(k≥1,k∈N*),即:
则
由①,②可知,对任意n∈N*,Sn=Tn都成立.
如图,在圆内画条线段,将圆分割成两部分;画
条相交线段,彼此分割成
条线段,将圆分割成
部分;画
条线段,彼此最多分割成
条线段,将圆最多分割成
部分;画
条线段,彼此最多分割成
条线段,将圆最多分割成
部分.
(1)猜想:圆内两两相交的条线段,彼此最多分割成多少条线段?
(2)记在圆内画条线段,将圆最多分割成
部分,归纳出
与
的关系.
(3)猜想数列的通项公式,根据
与
的关系及数列的知识,证明你的猜想是否成立.
正确答案
(1)彼此最多分割成条线段. (2)由已知得
(3)
(1)利用数学归纳知识归纳出结论;(2)根据相邻项的关系列出关系式;(3)利用叠加法求解数列的通项,然后利用数学归纳法证明即可
(1)彼此最多分割成条线段. ………………………………4分
(2)由已知得 ………………………………8分
(3)
如图,在圆内画条线段,将圆分割成两部分;画
条相交线段,彼此分割成
条线段,将圆分割成
部分;画
条线段,彼此最多分割成
条线段,将圆最多分割成
部分;画
条线段,彼此最多分割成
条线段,将圆最多分割成
部分.
(1)猜想:圆内两两相交的条线段,彼此最多分割成多少条线段?
(2)记在圆内画条线段,将圆最多分割成
部分,归纳出
与
的关系.
(3)猜想数列的通项公式,根据
与
的关系及数列的知识,证明你的猜想是否成立.
正确答案
(1)彼此最多分割成条线段. (2)由已知得
(3)
(1)利用数学归纳知识归纳出结论;(2)根据相邻项的关系列出关系式;(3)利用叠加法求解数列的通项,然后利用数学归纳法证明即可
(1)彼此最多分割成条线段. ………………………………4分
(2)由已知得 ………………………………8分
(3)
由下列各式:
你能得出怎样的结论,并进行证明.
正确答案
对所给各式进行比较观察,注意各不等式左边的最后一项的分母特点:1=21-1,3=22-1,7=23-1,15=24-1,…,一般的有2n-1,对应各式右端为一般也有.
解:归纳得一般结论
证明:当n=1时,结论显然成立.
当n≥2时,
故结论得证.
,
.
故
数列{an}满足Sn=2n-an(n∈N*).
(1)计算a1,a2,a3,a4,并由此猜想通项公式an;
(2)用数学归纳法证明(1)中的猜想.
正确答案
(1)a1=1,a2= a3=
a4=
an=
(n∈N*)(2)证明略
(1)解 当n=1时,a1=S1=2-a1,∴a1=1.
当n=2时,a1+a2=S2=2×2-a2,∴a2=.
当n=3时,a1+a2+a3=S3=2×3-a3,∴a3=.
当n=4时,a1+a2+a3+a4=S4=2×4-a4,∴a4=.
由此猜想an=(n∈N*).
(2)证明 ①当n=1时,a1=1,结论成立.
②假设n=k(k≥1且k∈N*)时,结论成立,即ak=,
那么n=k+1时,
ak+1=Sk+1-Sk=2(k+1)-ak+1-2k+ak=2+ak-ak+1.
∴2ak+1=2+ak,
∴ak+1==
=
,
这表明n=k+1时,结论成立,
由①②知猜想an=(n∈N*)成立.
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