- 推理与证明
- 共1204题
(1)分别计算:(1-),(1-
)(1-
),(1-
)(1-
)(1-
)的值.
(2)根据(1)计算,猜想Tn=(1-)(1-
)(1-
)…(1-
)的表达式;
(3)用数学归纳法证明你的猜想.
正确答案
解:(1)1-=
,(1-
)(1-
)=
=
,(1-
)(1-
)(1-
)=
.
(2)由(1)猜想:Tn=(1-)(1-
)(1-
)…(1-
)=
;
(3)利用数学归纳法证明:
①当n=1时,成立;
②假设当n=k(k∈N*)时,Tk=.
则当n=k+1时,Tk+1=Tk•=
•
=
=
.
∴当n=k+1时,命题成立.
综上可得:∀n∈N*,Tn=(1-)(1-
)(1-
)…(1-
)=
成立.
解析
解:(1)1-=
,(1-
)(1-
)=
=
,(1-
)(1-
)(1-
)=
.
(2)由(1)猜想:Tn=(1-)(1-
)(1-
)…(1-
)=
;
(3)利用数学归纳法证明:
①当n=1时,成立;
②假设当n=k(k∈N*)时,Tk=.
则当n=k+1时,Tk+1=Tk•=
•
=
=
.
∴当n=k+1时,命题成立.
综上可得:∀n∈N*,Tn=(1-)(1-
)(1-
)…(1-
)=
成立.
已知n为正偶数,用数学归纳法证明时,若已假设n=k(k≥2,k为偶数)时命题为真,则还需要用归纳假设再证n=______时等式成立.
正确答案
k+2
解析
解:用数学归纳法证明时,
若已假设n=k(k≥2,k为偶数)时命题为真,因为n只能取偶数,所以还需要证明n=k+2成立.
故答案为k+2.
数列{an}的前n项和为Sn,且a1=,Sn=n2an-n(n-1),n=1,2,…
(1)写出Sn与Sn-1的递推关系式(n≥2),并求S2,S3,S4的值;
(2)猜想Sn关于n的表达式,并用数学归纳法证明.
正确答案
解:(1)由已知,将an=Sn-Sn-1代入得,,即
,
n>2时,,
由可得
;
;
;
(2)由(1)可猜想;
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,=
,猜想成立;
②假设n=k猜想成立,即,则n=k+1时,
=
=
=
故当n=k+1时,,猜想成立.
由①②可得,对一切正整数都成立;
∴Sn关于n的表达式为.
解析
解:(1)由已知,将an=Sn-Sn-1代入得,,即
,
n>2时,,
由可得
;
;
;
(2)由(1)可猜想;
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,=
,猜想成立;
②假设n=k猜想成立,即,则n=k+1时,
=
=
=
故当n=k+1时,,猜想成立.
由①②可得,对一切正整数都成立;
∴Sn关于n的表达式为.
已知数列{an}中,.
(1)求a2,a3,a4的值;
(2)猜想an的表达式,并用数学归纳法加以证明.
正确答案
解:(1)通过n=1,=
,当n=2,
=
,当n=3,a3=
,
=
.
所以a2,a3,a4的值分别为:.
(2)由(1)可知数列的前4项为:;分子为正自然数列,分母为正自然数加2,所以猜想an的表达式为:
.
证明:①当n=1时,显然成立,
②假设n=k时,猜想成立,即:,
那么,n=k+1时,=
=
=
.
就是说,n=k+1时猜想成立.由①②可知对于n∈N+时猜想成立.
解析
解:(1)通过n=1,=
,当n=2,
=
,当n=3,a3=
,
=
.
所以a2,a3,a4的值分别为:.
(2)由(1)可知数列的前4项为:;分子为正自然数列,分母为正自然数加2,所以猜想an的表达式为:
.
证明:①当n=1时,显然成立,
②假设n=k时,猜想成立,即:,
那么,n=k+1时,=
=
=
.
就是说,n=k+1时猜想成立.由①②可知对于n∈N+时猜想成立.
设正数数列{an}的前n项之和为Sn满足Sn=
①先求出a1,a2,a3,a4的值,然后猜想数列{an}的通项公式,并用数学归纳法加以证明.
②设,数列{bn}的前n项和为Tn.
正确答案
解:①在 Sn=中,令n=1可得,a1=
,∴a1=1. 令n=2 可得,1+a2=
,
a2 =3,同理可求,a3=5,a4=7.
猜测an=2n-1.
证明:当n=1时,猜测显然成立,假设 ak=2k-1,
则由 ak+1=sk+1-sk=-
=
-k2,解得 ak+1=2k+1,
故n=k+1时,猜测仍然成立,
③∵=
=
(
-
),
∴Tn=[(1-
)+(
)+(
)+…+(
-
)]=
(1-
)
=.
解析
解:①在 Sn=中,令n=1可得,a1=
,∴a1=1. 令n=2 可得,1+a2=
,
a2 =3,同理可求,a3=5,a4=7.
猜测an=2n-1.
证明:当n=1时,猜测显然成立,假设 ak=2k-1,
则由 ak+1=sk+1-sk=-
=
-k2,解得 ak+1=2k+1,
故n=k+1时,猜测仍然成立,
③∵=
=
(
-
),
∴Tn=[(1-
)+(
)+(
)+…+(
-
)]=
(1-
)
=.
已知函数.
(I)当a=1时,求f(x)在x∈[1,+∞)最小值;
(Ⅱ)若f(x)存在单调递减区间,求a的取值范围;
(Ⅲ)求证:(n∈N*).
正确答案
解:(I),定义域为(0,+∞).
∵,
∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
当x≥1时,f(x)≥f(1)=1; (3分)
(Ⅱ)∵,
∵若f(x)存在单调递减区间,
∴f′(x)<0有正数解.即ax2+2(a-1)x+a<0有x>0的解. (5分)
①当a=0时,明显成立.
②当a<0时,y=ax2+2(a-1)x+a为开口向下的抛物线,ax2+2(a-1)x+a<0总有x>0的解;
③当a>0时,y=ax2+2(a-1)x+a开口向上的抛物线,
即方程ax2+2(a-1)x+a=0有正根.
因为x1x2=1>0,
所以方程ax2+2(a-1)x+a=0有两正根.
,解得
.
综合①②③知:. (9分)
(Ⅲ)
(法一)根据(Ⅰ)的结论,当x>1时,,即
.
令,则有
,
∴.
∵,
∴. (12分)
(法二)当n=1时,ln(n+1)=ln2.
∵3ln2=ln8>1,∴,即n=1时命题成立.
设当n=k时,命题成立,即 .
∴n=k+1时,.
根据(Ⅰ)的结论,当x>1时,,即
.
令,则有
,
则有,即n=k+1时命题也成立.
因此,由数学归纳法可知不等式成立. (12分)
解析
解:(I),定义域为(0,+∞).
∵,
∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
当x≥1时,f(x)≥f(1)=1; (3分)
(Ⅱ)∵,
∵若f(x)存在单调递减区间,
∴f′(x)<0有正数解.即ax2+2(a-1)x+a<0有x>0的解. (5分)
①当a=0时,明显成立.
②当a<0时,y=ax2+2(a-1)x+a为开口向下的抛物线,ax2+2(a-1)x+a<0总有x>0的解;
③当a>0时,y=ax2+2(a-1)x+a开口向上的抛物线,
即方程ax2+2(a-1)x+a=0有正根.
因为x1x2=1>0,
所以方程ax2+2(a-1)x+a=0有两正根.
,解得
.
综合①②③知:. (9分)
(Ⅲ)
(法一)根据(Ⅰ)的结论,当x>1时,,即
.
令,则有
,
∴.
∵,
∴. (12分)
(法二)当n=1时,ln(n+1)=ln2.
∵3ln2=ln8>1,∴,即n=1时命题成立.
设当n=k时,命题成立,即 .
∴n=k+1时,.
根据(Ⅰ)的结论,当x>1时,,即
.
令,则有
,
则有,即n=k+1时命题也成立.
因此,由数学归纳法可知不等式成立. (12分)
已知数列{an}中,a1=1,且an+1=,n∈N+.
(1)求a1,a2,a3的值;
(2)归纳数列{an}的通项公式,并用数学归纳法证明.
正确答案
解:(1)∵a1=1,且an+1=,
∴a1=1,a2=,a3=
;
(2)由(1)猜想an=.
下面用数学归纳法证明之,
①当n=1时,a1=1,结论成立;
②假设n=k(k≥1)时,结论成立,即ak=,则
n=k+1时,ak+1==
=
,
所以当n=k+1等式成立
根据①②得an=成立.
解析
解:(1)∵a1=1,且an+1=,
∴a1=1,a2=,a3=
;
(2)由(1)猜想an=.
下面用数学归纳法证明之,
①当n=1时,a1=1,结论成立;
②假设n=k(k≥1)时,结论成立,即ak=,则
n=k+1时,ak+1==
=
,
所以当n=k+1等式成立
根据①②得an=成立.
已知an=4n+15n-1(n∈N*).
(1)计算a1,a2,a3;猜想是否存在最大的正整数m,使得an能被m整除;
(2)运用数学归纳法证明(1)中猜想的结论.
正确答案
解:(1)计算a1=18=9×2,a2=45=9×5,a3=108=9×12; …3分
因为3个数的最大公约数为9,
猜想存在最大的正整数m=9,能使得an=4n+15n-1(n∈N*)能被m整除.…6分
(2)数学归纳法证明:
①当n=1时,a1=18=9×2,能被9整除,结论成立; …7分
②假设n=k(k∈N*)时结论成立,即4k+15k-1能被9整除 …9分
则当n=k+1时,ak+1=4k+1+15(k+1)-1
变形ak+1=4•4k+15k+14=4(4k+15k-1)-45k+18∴ak+1=4(4k+15k-1)+9(2-5k)…11分
因为由假设结论可知4k+15k-1能被9整除,又因为9(2-5k)也能被9整除 …12分
所以ak+1=4k+1+15(k+1)-1也能被9整除
所以则当n=k+1时,结论成立 …14分
由①②可知,对任意n∈N*,都有an能被9整除成立.…15分.
解析
解:(1)计算a1=18=9×2,a2=45=9×5,a3=108=9×12; …3分
因为3个数的最大公约数为9,
猜想存在最大的正整数m=9,能使得an=4n+15n-1(n∈N*)能被m整除.…6分
(2)数学归纳法证明:
①当n=1时,a1=18=9×2,能被9整除,结论成立; …7分
②假设n=k(k∈N*)时结论成立,即4k+15k-1能被9整除 …9分
则当n=k+1时,ak+1=4k+1+15(k+1)-1
变形ak+1=4•4k+15k+14=4(4k+15k-1)-45k+18∴ak+1=4(4k+15k-1)+9(2-5k)…11分
因为由假设结论可知4k+15k-1能被9整除,又因为9(2-5k)也能被9整除 …12分
所以ak+1=4k+1+15(k+1)-1也能被9整除
所以则当n=k+1时,结论成立 …14分
由①②可知,对任意n∈N*,都有an能被9整除成立.…15分.
设n∈N*,n>1,用数学归纳法证明:1++
+
.
正确答案
证明:记f(n)=1++
+
.(n∈N*,n>1)…(2分)
(1)当n=2时,f(2)=1+>
,不等式成立; …(4分)
(2)假设n=k(n∈N*,n≥2)时,不等式成立,…(6分)
即f(k)=1++
+
>
,
则当n=k+1时,有f(k+1)=f(k)+>
+
=
>
=
…(10分)
∴当n=k+1时,不等式也成立.…(12分)
综合(1),(2)知,原不等式对任意的n∈N*,(n>1)都成立.…(14分)
解析
证明:记f(n)=1++
+
.(n∈N*,n>1)…(2分)
(1)当n=2时,f(2)=1+>
,不等式成立; …(4分)
(2)假设n=k(n∈N*,n≥2)时,不等式成立,…(6分)
即f(k)=1++
+
>
,
则当n=k+1时,有f(k+1)=f(k)+>
+
=
>
=
…(10分)
∴当n=k+1时,不等式也成立.…(12分)
综合(1),(2)知,原不等式对任意的n∈N*,(n>1)都成立.…(14分)
用数学归纳法证明“当n为奇数时,xn+yn能被x+y整除”,在验证n=1正确后,归纳假设应写成( )
正确答案
解析
解:用数学归纳法证明:n为奇数时,xn+yn能被x+y整除,
第一步,当n=1时,x1+y1=x+y能被x+y整除;
第二步,假设n=2k-1时,k∈N*时命题正确,再证明n=2k+1,k∈N*时命题正确.
故选:D.
用数学归纳法证明,对任意x>0及正整数n,有xn+xn-2+…++
≥n+1.
正确答案
证明:1°当n=1时,x>0,原不等式左边=x+≥2,右边=2,
所以左边≥右边,原不等式成立;
当n=2时,x>0,原不等式左边=x2+1+≥2+1,右边=3,
所以左边≥右边,原不等式成立;
2°假设当n=k时,不等式成立,即xk+xk-2+…++
≥k+1,
则当n=k+2时,左边=xk+2+xk+…++
+
≥k+1+(xk+2+
)≥k+1+2=(k+2)+1,
∴n=k+2时,原不等式成立;
由1°、2°,可得对任意x>0及正整数n,有xn+xn-2+…++
≥n+1.
解析
证明:1°当n=1时,x>0,原不等式左边=x+≥2,右边=2,
所以左边≥右边,原不等式成立;
当n=2时,x>0,原不等式左边=x2+1+≥2+1,右边=3,
所以左边≥右边,原不等式成立;
2°假设当n=k时,不等式成立,即xk+xk-2+…++
≥k+1,
则当n=k+2时,左边=xk+2+xk+…++
+
≥k+1+(xk+2+
)≥k+1+2=(k+2)+1,
∴n=k+2时,原不等式成立;
由1°、2°,可得对任意x>0及正整数n,有xn+xn-2+…++
≥n+1.
用数学归纳法证明不等式+
+…+
>
(n>1,n∈N*)的过程中,从n=k到n=k+1时左边需增加的代数式是( )
正确答案
解析
解:当n=k时,左边的代数式为+
+…+
,
当n=k+1时,左边的代数式为+
+…+
+
+
,
故用n=k+1时左边的代数式减去n=k时左边的代数式的结果为:
+
-
=
-
.
故选B.
用数学归纳法证明:1++
+…+
=
时,由n=k到n=k+1左边需要添加的项是( )
正确答案
解析
解:∵n=k时,左边最后一项为,n=k+1时,左边最后一项为
,
∴从n=k到n=k+1,不等式左边需要添加的项为.
故选D.
(1)运用完全归纳推理证明f(x)=x6-x3+x2-x+1的值恒为正数.
(2)已知a,b,c∈R+,a+b+c=1,求证:+
+
≥9.
正确答案
(1)证明:当x<0时,f(x)各项都是正数,
∴当x<0时,f(x)为正数,
当0≤x≤1时,f(x)=x6+x2(1-x)+(1-x)>0;
当x>1时,f(x)=x3(x3-1)+x(x-1)+1>0.
综上所述,f(x)的值恒为正数;
(2)因为a,b,c∈R+,a+b+c=1,所以+
+
=
=3+(
)+(
)+(
)≥3+2+2+2≥9.
解析
(1)证明:当x<0时,f(x)各项都是正数,
∴当x<0时,f(x)为正数,
当0≤x≤1时,f(x)=x6+x2(1-x)+(1-x)>0;
当x>1时,f(x)=x3(x3-1)+x(x-1)+1>0.
综上所述,f(x)的值恒为正数;
(2)因为a,b,c∈R+,a+b+c=1,所以+
+
=
=3+(
)+(
)+(
)≥3+2+2+2≥9.
(1)用反证法证明:如果,那么x2+2x-1≠0;
(2)用数学归纳法证明:.
正确答案
(1)证明:假设x2+2x-1=0,则x=-1±,
要证:-1+<
,只需证:
<
,只需证:2<
上式显然成立,故有-1+<
.而-1-
<
,
综上,-1+<
,-1-
<
,都与已知x>
相矛盾,
因此假设不成立,也即原命题成立.
(2)证明:①当n=1时,左边=,右边=
∴n=1时成立,
②假设当n=k(k≥1)时成立,即
那么当n=k+1时,左边=
==
=
=
∴n=k+1时也成立.
根据①②可得不等式对所有的n≥1都成立.
解析
(1)证明:假设x2+2x-1=0,则x=-1±,
要证:-1+<
,只需证:
<
,只需证:2<
上式显然成立,故有-1+<
.而-1-
<
,
综上,-1+<
,-1-
<
,都与已知x>
相矛盾,
因此假设不成立,也即原命题成立.
(2)证明:①当n=1时,左边=,右边=
∴n=1时成立,
②假设当n=k(k≥1)时成立,即
那么当n=k+1时,左边=
==
=
=
∴n=k+1时也成立.
根据①②可得不等式对所有的n≥1都成立.
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