- 推理与证明
- 共1204题
对于一切n∈N*,等式×
+
×
+…+
×
=a+
(a∈R,b∈R)恒成立.
(1)求a,b的值;
(2)用数学归纳法证明上面等式.
正确答案
解:(1)将n=1,n=2代入等式得:解得:
…(6分)
(2)由(1)得,
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,左边=,右边=
,等式成立;…(8分)
②假设n=k时等式成立,即
则n=k+1时,
左边=×
+
×
+…+
+
=1-+
=1-=右边
即n=k+1时等式成立.…(12分)
由①②知,等式成立.…(14分)
解析
解:(1)将n=1,n=2代入等式得:解得:
…(6分)
(2)由(1)得,
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,左边=,右边=
,等式成立;…(8分)
②假设n=k时等式成立,即
则n=k+1时,
左边=×
+
×
+…+
+
=1-+
=1-=右边
即n=k+1时等式成立.…(12分)
由①②知,等式成立.…(14分)
利用数学归纳法证明“”的过程中,由“n=k”变成“n=k+1”时,不等式左边的变化是( )
正确答案
解析
解:n=k时,左边=
n=k+1时,左边=
由“n=k”变成“n=k+1”时,
故选D.
已知数列{an},{bn}满足a1=,an+bn=1,bn+1=
,则b2011=( )
正确答案
解析
解:∵an+bn=1,
∴
∴bn+1==
=
∴=
;
=
;
猜想:
下用数学归纳法进行证明:
①当n=1时,适合
②假设当n=k时满足条件,即
当n=k+1时,=
=
综上可得,对于任意正整数n都成立
∴
观察下列等式
1=1 第一个式子
2+3+4=9 第二个式子
3+4+5+6+7=25 第三个式子
4+5+6+7+8+9+10=49 第四个式子
照此规律下去
(Ⅰ)写出第6个等式;
(Ⅱ)你能做出什么一般性的猜想?请用数学归纳法证明猜想.
正确答案
解:(Ⅰ)第6个等式6+7+8+…+16=112…(2分)
(Ⅱ)猜测第n个等式为n+(n+1)+(n+2)+…(3n-2)=(2n-1)2…(4分)
证明:(1)当n=1时显然成立;
(2)假设n=k(k≥1,k∈N+)时也成立,
即有k+(k+1)+(k+2)+…(3k-2)=(2k-1)2…(6分)
那么当n=k+1时,左边=(k+1)+(k+2)+…(3k-2)+(3k-1)+(3k)+(3k+1)
=k+(k+1)+(k+2)+…(3k-2)+(3k-1)+(3k)+(3k+1)-k
=(2k-1)2+(3k-1)+(3k)+(3k+1)-k
=[2(k+1)-1]2,
而右边=[2(k+1)-1]2,
这就是说n=k+1时等式也成立.…(10分)
根据(1)(2)知,等式对任何n∈N+都成立.…(12分)
解析
解:(Ⅰ)第6个等式6+7+8+…+16=112…(2分)
(Ⅱ)猜测第n个等式为n+(n+1)+(n+2)+…(3n-2)=(2n-1)2…(4分)
证明:(1)当n=1时显然成立;
(2)假设n=k(k≥1,k∈N+)时也成立,
即有k+(k+1)+(k+2)+…(3k-2)=(2k-1)2…(6分)
那么当n=k+1时,左边=(k+1)+(k+2)+…(3k-2)+(3k-1)+(3k)+(3k+1)
=k+(k+1)+(k+2)+…(3k-2)+(3k-1)+(3k)+(3k+1)-k
=(2k-1)2+(3k-1)+(3k)+(3k+1)-k
=[2(k+1)-1]2,
而右边=[2(k+1)-1]2,
这就是说n=k+1时等式也成立.…(10分)
根据(1)(2)知,等式对任何n∈N+都成立.…(12分)
设函数f(x)=x-sinx,数列{an}满足an+1=f(an).
(1)若a1=2,试比较a2与a3的大小;
(2)若0<a1<1,求证:0<an<1对任意n∈N*恒成立.
正确答案
(1)解:a1=2时,a2=f(2)=2-sin2∈(0,2),所以sina2>0,
所以a3-a2=-sina2<0,所以a2>a3.(4分)
(2)证明:①n=1时,结论成立;
②设n=k时,0<ak<1,则当n=k+1时,ak+1-ak=-sinak<0,即ak+1<ak<1,(6分)
当x∈(0,1)时,f‘(x)=1-cosx>0,
即f(x)是(0,1)上的单调递增函数,所以ak+1=f(ak)>f(0)=0,即0<ak+1<1
即n=k+1时,结论成立,
综上可得,当0<a1<1时,0<an<1对任意n∈N*恒成立,(10分)
解析
(1)解:a1=2时,a2=f(2)=2-sin2∈(0,2),所以sina2>0,
所以a3-a2=-sina2<0,所以a2>a3.(4分)
(2)证明:①n=1时,结论成立;
②设n=k时,0<ak<1,则当n=k+1时,ak+1-ak=-sinak<0,即ak+1<ak<1,(6分)
当x∈(0,1)时,f‘(x)=1-cosx>0,
即f(x)是(0,1)上的单调递增函数,所以ak+1=f(ak)>f(0)=0,即0<ak+1<1
即n=k+1时,结论成立,
综上可得,当0<a1<1时,0<an<1对任意n∈N*恒成立,(10分)
已知数列{an}的前n和为Sn,其中且
(1)求a2,a3;
(2)猜想数列{an}的通项公式,并用数学归纳法加以证明.
正确答案
解:(1)
又,则
,类似地求得
(2)由,
,
…
猜得:
以数学归纳法证明如下:
①当n=1时,由(1)可知等式成立;
②假设当n=k时猜想成立,即
那么,当n=k+1时,由题设得
,
所以Sk=k(2k-1)ak=k(2k-1)=
Sk+1=(k+1)(2k+1)ak+1ak+1=SK+1-SK=(k+1)(2k+1)ak+1-
因此,
所以=
这就证明了当n=k+1时命题成立.
由①、②可知命题对任何n∈N*都成立.
解析
解:(1)
又,则
,类似地求得
(2)由,
,
…
猜得:
以数学归纳法证明如下:
①当n=1时,由(1)可知等式成立;
②假设当n=k时猜想成立,即
那么,当n=k+1时,由题设得
,
所以Sk=k(2k-1)ak=k(2k-1)=
Sk+1=(k+1)(2k+1)ak+1ak+1=SK+1-SK=(k+1)(2k+1)ak+1-
因此,
所以=
这就证明了当n=k+1时命题成立.
由①、②可知命题对任何n∈N*都成立.
用数学归纳法证明不等式时,第一步:不等式的左边是______.
正确答案
+
解析
解:用数学归纳法证明不等式时,
第一步:不等式的左边是+
.
故答案为:+
.
用数学归纳法证明等式 的过程中,由n=k递推到n=k+1时不等式左边( )
正确答案
解析
解:用数学归纳法证明等式+
+…+
>1(n≥2)的过程中,
假设n=k时不等式成立,左边=+
+
+…+
(k≥2),
则当n=k+1时,左边=+
+…+
+
+
+
(k≥2),
∴由n=k递推到n=k+1时不等式左边增加了:+
+
-
=+
-
=+
-
.
故选:C.
在数列{an}中,a1=0,an+1=.
(Ⅰ)求a2、a3、a4、a5的值,由此猜想数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)请用数学归纳法证明你的猜想.
正确答案
解:(I)∵,
,
,
,…4 分
猜想:(n∈N*).…(6分)
(II)证明:(1)当n=1时,,猜想成立.…(7分)
(2)假设n=k(k∈N*)时猜想成立,即.
那么n=k+1时,,
∴当n=k+1时猜想仍成立.…(11分)
根据(1)(2),可以断定猜想对任意的n∈N*都成立.…(12分)
解析
解:(I)∵,
,
,
,…4 分
猜想:(n∈N*).…(6分)
(II)证明:(1)当n=1时,,猜想成立.…(7分)
(2)假设n=k(k∈N*)时猜想成立,即.
那么n=k+1时,,
∴当n=k+1时猜想仍成立.…(11分)
根据(1)(2),可以断定猜想对任意的n∈N*都成立.…(12分)
设正数数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=(an+
),试求an,并用数学归纳法证明你的结论.
正确答案
解:∵Sn=(an+
),
∴当n=1,2,3时,可得a1=1,a2=-1,a3=
,…,猜想an=
.
下面利用数学归纳法证明.
(1)当n=1时,a1=1=成立;
(2)假设当n=k(k∈N*)时,成立.
∵Sn=(an+
),
,
∴an+1=-
(an+
),
化为=0.
则当n=k+1时,+
+
=0,解得ak+1=
.
∴当n=k+1时,ak+1=成立.
综上(1)(2)可得:∀n∈N*,an=成立.
解析
解:∵Sn=(an+
),
∴当n=1,2,3时,可得a1=1,a2=-1,a3=
,…,猜想an=
.
下面利用数学归纳法证明.
(1)当n=1时,a1=1=成立;
(2)假设当n=k(k∈N*)时,成立.
∵Sn=(an+
),
,
∴an+1=-
(an+
),
化为=0.
则当n=k+1时,+
+
=0,解得ak+1=
.
∴当n=k+1时,ak+1=成立.
综上(1)(2)可得:∀n∈N*,an=成立.
已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=,Sn=n(2n-1)an (n∈N*).
(1)求a2,a3的值;
(2)猜想{an}的通项公式,并用数学归纳法证明.
正确答案
解:(1)∵Sn=n(2n-1)an,且a1=
∴当n=2时,S2=a1+a2=2(4-1)a2,解得:a2=;
当n=3时,S3=a1+a2+a3=3(6-1)a3,解得:a3=
(2)由 (1)可以猜想{an}的通项为an=
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,由条件知等式成立;
②假设当n=k(k≥1且k∈N*)等式成立,
即:ak=
那么当n=k+1时,由条件Sn=n(2n-1)an 有:
Sk=k(2k-1)ak=k(2k-1);
=
,
∴Sk+1-Sk=ak+1=(k+1)(2k+1)-,即
k(2k+3)ak+1=,∴ak+1=
,
即:当n=k+1时等式也成立.
由①②可知,命题对一切n∈N*都成立.
解析
解:(1)∵Sn=n(2n-1)an,且a1=
∴当n=2时,S2=a1+a2=2(4-1)a2,解得:a2=;
当n=3时,S3=a1+a2+a3=3(6-1)a3,解得:a3=
(2)由 (1)可以猜想{an}的通项为an=
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,由条件知等式成立;
②假设当n=k(k≥1且k∈N*)等式成立,
即:ak=
那么当n=k+1时,由条件Sn=n(2n-1)an 有:
Sk=k(2k-1)ak=k(2k-1);
=
,
∴Sk+1-Sk=ak+1=(k+1)(2k+1)-,即
k(2k+3)ak+1=,∴ak+1=
,
即:当n=k+1时等式也成立.
由①②可知,命题对一切n∈N*都成立.
设a>0,且a≠1,f(x)=.
(1)求值:f(0)+f(1),f(-1)+f(2);
(2)由(1)的结果归纳概括对所有实数x都成立的一个等式,并加以证明;
(3)若n∈N*,求和:f(-99)+f(-98)+…+f(-1)+f(0)+f(1)+…+f(100).
正确答案
解:(1)f(0)+f(1)=+
=
=
,
f(-1)+f(2)=+
=
=
.2分
(2)由(1)归纳得到对一切实数x,有f(x)+f(1-x)=.4分
证明:f(x)+f(1-x)=+
=
+
=
=
=
.7分
(3)设S=f(-99)+f(-98)+…+f(-1)+f(0)+f(1)+…+f(100),
又S=f(100)+f(99)+…+f(1)+f(0)+f(-1)+…+f(-99),
两式相加,得(由(2)的结论)2S=200×,
∴S=.12分.
解析
解:(1)f(0)+f(1)=+
=
=
,
f(-1)+f(2)=+
=
=
.2分
(2)由(1)归纳得到对一切实数x,有f(x)+f(1-x)=.4分
证明:f(x)+f(1-x)=+
=
+
=
=
=
.7分
(3)设S=f(-99)+f(-98)+…+f(-1)+f(0)+f(1)+…+f(100),
又S=f(100)+f(99)+…+f(1)+f(0)+f(-1)+…+f(-99),
两式相加,得(由(2)的结论)2S=200×,
∴S=.12分.
平面上有n条直线,它们任意两条不平行,任意三条不共点.设n(n≥1,n∈N)条这样的直线把平面分成f(n)个区域,试求出f(1),f(2),f(3),f(4),f(5).由此猜想出f(n)并用数学归纳法给出证明.
正确答案
解:由题意,f(1)=2,f(2)=4,f(3)=7,f(4)=11,f(5)=16----4分
猜想f(n)=-----8分
证明:①当n=1时 上式显然成立
②假设当n=k(k≥)时成立,即成立
则当n=k+1时,第k+1条直线与前k条直线相交有k个交点,
所以k个交点将第k+1条直线分成k+1份,每一份将原来的区间分成2份,
所以在原来的基础上增加了k+1个区间.--------12分
所以f(k+1)=f(k)+k+1=+k+1=
所以当n=k+1时成立----------13分
综合①②,所以猜想成立-------14分.
解析
解:由题意,f(1)=2,f(2)=4,f(3)=7,f(4)=11,f(5)=16----4分
猜想f(n)=-----8分
证明:①当n=1时 上式显然成立
②假设当n=k(k≥)时成立,即成立
则当n=k+1时,第k+1条直线与前k条直线相交有k个交点,
所以k个交点将第k+1条直线分成k+1份,每一份将原来的区间分成2份,
所以在原来的基础上增加了k+1个区间.--------12分
所以f(k+1)=f(k)+k+1=+k+1=
所以当n=k+1时成立----------13分
综合①②,所以猜想成立-------14分.
已知数列an-an-1=2n-1,且a1=1.
(1)求a2,a3,a4;
(2)猜想出an并用数学归纳法证明.
正确答案
解:(1)∵an-an-1=2n-1,且a1=1,
∴a2=a1+2×2-1=1+2×2-1=4;
a3=a2+2×3-1=4+2×3-1=9,
同理可得:a4=16;
(2)由(1)可猜想:an=n2;
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,由已知a1=1=12,成立;
②假设n=k时,命题成立,即ak=k2;
则当n=k+1时,ak+1=ak+2(k+1)-1=k2+2k+1=(k+1)2,
即n=k+1时,等式也成立,
综合①②知,对∀n∈N*,an=n2.
解析
解:(1)∵an-an-1=2n-1,且a1=1,
∴a2=a1+2×2-1=1+2×2-1=4;
a3=a2+2×3-1=4+2×3-1=9,
同理可得:a4=16;
(2)由(1)可猜想:an=n2;
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,由已知a1=1=12,成立;
②假设n=k时,命题成立,即ak=k2;
则当n=k+1时,ak+1=ak+2(k+1)-1=k2+2k+1=(k+1)2,
即n=k+1时,等式也成立,
综合①②知,对∀n∈N*,an=n2.
在数列{an}中,,
其中Sn表示数列的前n项和.
(Ⅰ)分别求a2,a3,a4的值;
(Ⅱ)求数列{an}的通项公式an的表达式,并予以证明.
正确答案
(本小题满分14分)
解:(Ⅰ)因为,
,
所以n=2时,
,
n=3时=
=
=
,
,
n=4时=
=
,
…(3分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)猜想数列{an}的通项公式…(5分)
以下用数学归纳法证明:①n=1时,,命题成立;
②假设n=k(k≥1)时成立,即成立…(7分)
由已知
推得:
成立…(9分)
那么,当n=k+1时,=
=
则n=k+1时,也成立.…(14分)
综上可知,对任意n∈N,成立.
解析
(本小题满分14分)
解:(Ⅰ)因为,
,
所以n=2时,
,
n=3时=
=
=
,
,
n=4时=
=
,
…(3分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)猜想数列{an}的通项公式…(5分)
以下用数学归纳法证明:①n=1时,,命题成立;
②假设n=k(k≥1)时成立,即成立…(7分)
由已知
推得:
成立…(9分)
那么,当n=k+1时,=
=
则n=k+1时,也成立.…(14分)
综上可知,对任意n∈N,成立.
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