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题型:简答题
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简答题

已知数列,…,,…Sn为其前n项和.

(1)计算S1,S2,S3,由此推测计算Sn的公式.

(2)用数学归纳法证明你所得的结论.

正确答案

解:(1)S1=1-=,S2=1-=,S3=1-=,猜想:Sn=1-

(2)下面用数学归纳法加以证明:①n=1时,S1=1-=,成立;

②假设n=k时,猜想成立,即Sk=1-

则n=k+1时,Sk+1=1-+=1-+-=1-

∴n=k+1时猜想也成立

根据①②可知猜想对任何n∈N*都成立.

解析

解:(1)S1=1-=,S2=1-=,S3=1-=,猜想:Sn=1-

(2)下面用数学归纳法加以证明:①n=1时,S1=1-=,成立;

②假设n=k时,猜想成立,即Sk=1-

则n=k+1时,Sk+1=1-+=1-+-=1-

∴n=k+1时猜想也成立

根据①②可知猜想对任何n∈N*都成立.

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题型:简答题
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简答题

把正整数按上小下大、左小右大的原则排成如图所示的数表:

设aij(i、j∈N*)是位于这个数表中从上往下数第i行、从左往右数第j个数.数表中第i行共有2i-1个正整数.

(1)若aij=2010,求i、j的值;

(2)记An=a11+a22+a33+…+ann(n∈N*),试比较An与n2+n的大小,并说明理由.

正确答案

解:(1)数表中前n行共有1+2+22++2n-1=2n-1个数,

即第i行的第一个数是2i-1

∴aij=2i-1+j-1.

∵210<2010<211,aij=2010,

∴i=11.

令210+j-1=2010,

解得j=2010-210+1=987.

(2)∵An=a11+a22+a33+…+ann=(1+2+22+…+2n-1)+[0+1+2+…+(n-1)]

=

当n=1时,,则An<n2+n;

当n=2时,,则An<n2+n;

当n=3时,,则An<n2+n;

当n≥4时,猜想:

下面用数学归纳法证明猜想正确.

①当n=4时,

成立;

②假设当n=k(k≥4)时,猜想成立,即

即当n=k+1时,猜想也正确.

由①、②得当n≥4时,成立.

当n≥4时,An>n2+n.

综上所述,当n=1,2,3时,An<n2+n;当n≥4时,An>n2+n.

解析

解:(1)数表中前n行共有1+2+22++2n-1=2n-1个数,

即第i行的第一个数是2i-1

∴aij=2i-1+j-1.

∵210<2010<211,aij=2010,

∴i=11.

令210+j-1=2010,

解得j=2010-210+1=987.

(2)∵An=a11+a22+a33+…+ann=(1+2+22+…+2n-1)+[0+1+2+…+(n-1)]

=

当n=1时,,则An<n2+n;

当n=2时,,则An<n2+n;

当n=3时,,则An<n2+n;

当n≥4时,猜想:

下面用数学归纳法证明猜想正确.

①当n=4时,

成立;

②假设当n=k(k≥4)时,猜想成立,即

即当n=k+1时,猜想也正确.

由①、②得当n≥4时,成立.

当n≥4时,An>n2+n.

综上所述,当n=1,2,3时,An<n2+n;当n≥4时,An>n2+n.

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题型:填空题
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填空题

用数学归纳法证1-+-+L+-=的过程中,当n=k到n=k+1时,左边所增加的项为______

正确答案

解析

解:当n=k到n=k+1时,

左边增加了两项

减少了一项

左边所增加的项为

故答案为

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题型:简答题
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简答题

观察下列各不等式:

1+

1++

1+++

1++++

(1)由上述不等式,归纳出一个与正整数n(n≥2)有关的一般性结论;

(2)用数学归纳法证明你得到是结论.

正确答案

解:(1)观察1+

1++

1+++

1++++

各不等式,得到与正整数n有关的一般不等式为

1++++且n≥2.…(6分)

(2)以下用数学归纳法证明这个不等式.

①当n=2时,由题设可知,不等式显然成立.

②假设当n=k时,不等式成立,即

 1++++              …(8分)

那么,当n=k+1时,有 1+++++  

===

所以当n=k+1时,不等式也成立.…(14分)

根据①和②,可知不等式对任何n∈N+且n≥2都成立.…(16分)

解析

解:(1)观察1+

1++

1+++

1++++

各不等式,得到与正整数n有关的一般不等式为

1++++且n≥2.…(6分)

(2)以下用数学归纳法证明这个不等式.

①当n=2时,由题设可知,不等式显然成立.

②假设当n=k时,不等式成立,即

 1++++              …(8分)

那么,当n=k+1时,有 1+++++  

===

所以当n=k+1时,不等式也成立.…(14分)

根据①和②,可知不等式对任何n∈N+且n≥2都成立.…(16分)

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题型:简答题
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简答题

(1)已知a>b>c,且a+b+c=0,用分析法求证:a.

(2)f(x)=,先分别求f(0)+f(1),f(-1)+f(2),f(-2)+f(3),然后归纳猜想一般性结论,并给出证明.

正确答案

(1)证明:要证a,只需证b2-ac<3a2

∵a+b+c=0,∴只需证b2+a(a+b)<3a2,只需证2a2-ab-b2>0,

只需证(a-b)(2a+b)>0,只需证(a-b)(a-c)>0.

∵a>b>c,∴a-b>0,a-c>0,∴(a-b)(a-c)>0显然成立.故原不等式成立

(2)f(0)+f(1)=+=+==

同理可得:f(-1)+f(2)=,f(-2)+f(3)=

由此猜想f(x)+f(1-x)=

证明:f(x)+f(1-x)=+

=+=

==

解析

(1)证明:要证a,只需证b2-ac<3a2

∵a+b+c=0,∴只需证b2+a(a+b)<3a2,只需证2a2-ab-b2>0,

只需证(a-b)(2a+b)>0,只需证(a-b)(a-c)>0.

∵a>b>c,∴a-b>0,a-c>0,∴(a-b)(a-c)>0显然成立.故原不等式成立

(2)f(0)+f(1)=+=+==

同理可得:f(-1)+f(2)=,f(-2)+f(3)=

由此猜想f(x)+f(1-x)=

证明:f(x)+f(1-x)=+

=+=

==

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题型:简答题
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简答题

(1)已知数列{an}的通项公式为an=(2n+1)•2n-1,用反证法证明数列{an}中任何三项都不可能成等比数列;

(2)用数学归纳法证明不等式n!≤(n,n∈N*

正确答案

证明:(1)用反证法证明

假设存在ar,as,at成等比数列,

则[(2r+1)•2r-1]•[(2t+1)•2t-1]=(2s+1)2•22s-2

整理得(2r+1)(2t+1)•2r+t-2s=(2s+1)2

等式右边为奇数,要使左边等于右边,则r+t-2s=0.

所以,(2r+1)(2t+1)=(r+t+1)2,整理得(r-t)2=0,∴r=t.这与r≠t矛盾,

故不存在这样的正整数r,s,t,使得ar,as,at成等比数列.

(2)①当n=1时,左边=1,右边=1,∴n=1时成立

②假设当n=k时成立,即k!≤

那么当n=k+1时,左边(k+1)!≤•(k+1)=

-=<0,

∴(k+1)!≤

∴n=k+1时,不等式成立,

综上,不等式n!≤(n,n∈N*成立.

解析

证明:(1)用反证法证明

假设存在ar,as,at成等比数列,

则[(2r+1)•2r-1]•[(2t+1)•2t-1]=(2s+1)2•22s-2

整理得(2r+1)(2t+1)•2r+t-2s=(2s+1)2

等式右边为奇数,要使左边等于右边,则r+t-2s=0.

所以,(2r+1)(2t+1)=(r+t+1)2,整理得(r-t)2=0,∴r=t.这与r≠t矛盾,

故不存在这样的正整数r,s,t,使得ar,as,at成等比数列.

(2)①当n=1时,左边=1,右边=1,∴n=1时成立

②假设当n=k时成立,即k!≤

那么当n=k+1时,左边(k+1)!≤•(k+1)=

-=<0,

∴(k+1)!≤

∴n=k+1时,不等式成立,

综上,不等式n!≤(n,n∈N*成立.

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题型:简答题
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简答题

用数学归纳法证明:

正确答案

证明:①∵当n=1时,-=-<0,

,∴=,即n=1时,不等式成立;

②假设当n=k时,不等式成立,即•…•

则当n=k+1时,•…•=

∵(2-(2==<0,

∴(2<(2

,即n=k+1时,原不等式也成立;

综合①②知,对任意n∈N*

解析

证明:①∵当n=1时,-=-<0,

,∴=,即n=1时,不等式成立;

②假设当n=k时,不等式成立,即•…•

则当n=k+1时,•…•=

∵(2-(2==<0,

∴(2<(2

,即n=k+1时,原不等式也成立;

综合①②知,对任意n∈N*

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题型:简答题
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简答题

已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=3,满足Sn=6-2an+1(n∈N*),

(1)求a2,a3,a4的值;

(2)猜想an的表达式;

(3)用数学归纳法证明(2)的猜想.

正确答案

解:(1)因为a1=3,且Sn=6-2an+1(n∈N*),所以S1=6-2a2=a1=3

解得,…(理(2分),文3分)

解得…(理(3分),文6分)

所以有…(理(5分),文9分)

(2)由(1)知a1=3=

猜想(n∈N*)…(理(9分),文14分)

(3)①由(1)已得当n=1时,命题成立;…(理10分)

②假设n=k时,命题成立,即 ak=,…(理11分)

当n=k+1时,Sk=6-2ak+1(k∈N*)a1+a2+…+ak=6-2ak+1

即3+++…+=6-2ak+1

ak+1=

即当n=k+1时,命题成立.…(理13分)

根据①②得n∈N+,an=都成立…(理14分)

解析

解:(1)因为a1=3,且Sn=6-2an+1(n∈N*),所以S1=6-2a2=a1=3

解得,…(理(2分),文3分)

解得…(理(3分),文6分)

所以有…(理(5分),文9分)

(2)由(1)知a1=3=

猜想(n∈N*)…(理(9分),文14分)

(3)①由(1)已得当n=1时,命题成立;…(理10分)

②假设n=k时,命题成立,即 ak=,…(理11分)

当n=k+1时,Sk=6-2ak+1(k∈N*)a1+a2+…+ak=6-2ak+1

即3+++…+=6-2ak+1

ak+1=

即当n=k+1时,命题成立.…(理13分)

根据①②得n∈N+,an=都成立…(理14分)

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题型:填空题
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填空题

用数学归纳法证明:f(n)=(n+1)(n+2)•…•(n+n)<(2n)n(n≥2,n∈N*)时,f(k+1)=f(k)•______

正确答案

2(2k+1)

解析

解:由题意可得

当n=k时,左边等于 (k+1)(k+2)…(k+k)=(k+1)(k+2)…(2k),

当n=k+1时,左边等于 (k+2)(k+3)…(k+k)(2k+1)(2k+2),

故从“k”到“k+1”的证明,左边需增添的代数式是=2(2k+1),

故答案为 2(2k+1).

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题型:简答题
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简答题

在数列{an}和{bn}中,a1=1,b1=2,且an,bn,an+1成等差数列,bn,an+1,bn+1成等比数列(n∈N*).

(1)求a2,a3,a4和b2,b3,b4

(2)猜想{an},{bn}的通项公式,并证明你的结论;

(3)求证:(n∈N*).

正确答案

解:(1)令n=1可得2b1=a1+a2,a22=b1b2,代入条件得:

,解得a2=3,

同理得a3=6,b3=8,a4=10,.(4分)

(2)猜想:

用数学归纳法证明:

(ⅰ)当n=1时,结论显然成立

(ⅱ)假设n=k时结论成立,即

当n=k+1时,ak+1=2bk-ak==bk+1=

所以当n=k+1时,结论也成立

综合(ⅰ)(ⅱ)对任意n∈N*,bn=都成立.(8分)

(3)欲证

即证

下面用数学归纳法证明:

(ⅰ)当n=1时,左=,右=,不等式显然成立

(ⅱ)假设n=k时结论成立,即

当n=k+1时

=

所以

则n=k+1时不等式也成立.

综合(ⅰ)(ⅱ)对任意n∈N*,都有

亦即.(12分)

解析

解:(1)令n=1可得2b1=a1+a2,a22=b1b2,代入条件得:

,解得a2=3,

同理得a3=6,b3=8,a4=10,.(4分)

(2)猜想:

用数学归纳法证明:

(ⅰ)当n=1时,结论显然成立

(ⅱ)假设n=k时结论成立,即

当n=k+1时,ak+1=2bk-ak==bk+1=

所以当n=k+1时,结论也成立

综合(ⅰ)(ⅱ)对任意n∈N*,bn=都成立.(8分)

(3)欲证

即证

下面用数学归纳法证明:

(ⅰ)当n=1时,左=,右=,不等式显然成立

(ⅱ)假设n=k时结论成立,即

当n=k+1时

=

所以

则n=k+1时不等式也成立.

综合(ⅰ)(ⅱ)对任意n∈N*,都有

亦即.(12分)

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题型:简答题
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简答题

求证:4n>(n+3)•3n-1(n∈N*,且n>2)

正确答案

证明:(1)当n=3时,左边=43=64,右边=6×32=54,∴左边>右边,不等式成立;

(2)假设n=k≥3(k∈N*)时成立,即4k>(k+3)•3k-1

则当n=k+1时,左边=4k+1=4•4k>4×(k+3)•3k-1

∵4(k+3)>3(k+4),

∴4×(k+3)•3k-1>3(k+4)•3k-1=(k+1+3)•3k+1-1

∴左边=4k+1>4×(k+4)•3k-1>(k+1+3)•3k+1-1=右边,

∴当n=k+1时,不等式成立.

综上(1)(2)可得:不等式:4n>(n+3)•3n-1(n∈N*,且n>2)成立.

解析

证明:(1)当n=3时,左边=43=64,右边=6×32=54,∴左边>右边,不等式成立;

(2)假设n=k≥3(k∈N*)时成立,即4k>(k+3)•3k-1

则当n=k+1时,左边=4k+1=4•4k>4×(k+3)•3k-1

∵4(k+3)>3(k+4),

∴4×(k+3)•3k-1>3(k+4)•3k-1=(k+1+3)•3k+1-1

∴左边=4k+1>4×(k+4)•3k-1>(k+1+3)•3k+1-1=右边,

∴当n=k+1时,不等式成立.

综上(1)(2)可得:不等式:4n>(n+3)•3n-1(n∈N*,且n>2)成立.

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题型:简答题
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简答题

(理科)设数列{an}满足a1=3,an+1=an2-2nan+2.

(1)求a2,a3,a4

(2)先猜想出{an}的一个通项公式,再用数学归纳法证明.

正确答案

解:(1)由条件,依次得,…(6分)

(2)由(1),猜想an=2n+1.…(7分)

下用数学归纳法证明之:

①当n=1时,a1=3=2×1+1,猜想成立;        …(8分)

②假设当n=k时,猜想成立,即有ak=2k+1,…(9分)

则当n=k+1时,有

即当n=k+1时猜想也成立,…(13分)

综合①②知,数列{an}通项公式为an=2n+1.…(14分)

解析

解:(1)由条件,依次得,…(6分)

(2)由(1),猜想an=2n+1.…(7分)

下用数学归纳法证明之:

①当n=1时,a1=3=2×1+1,猜想成立;        …(8分)

②假设当n=k时,猜想成立,即有ak=2k+1,…(9分)

则当n=k+1时,有

即当n=k+1时猜想也成立,…(13分)

综合①②知,数列{an}通项公式为an=2n+1.…(14分)

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题型:简答题
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简答题

观察下列等式:-1=-1,-1+3=2,-1+3-5=-3,-1+3-5+7=4,-1+3-5+7-9=-5,-1+3-5+7-9+11=6,…

(1)猜想反映一般规律的数学表达式;  (2)用数学归纳法证明该表达式.

正确答案

解:(1)观察等式:-1=-1,-1+3=2,-1+3-5=-3,-1+3-5+7=4,-1+3-5+7-9=-5,-1+3-5+7-9+11=6,…

可得-1+3-5+…+(-1)n(2n-1)=(-1)n•n.

(2)证明:①n=1时,左式=右式=-1,等式成立.

②假设n=k时,等式成立,即-1+3-5+…+(-1)k(2k-1)=(-1)k•k,

则当n=k+1时,

左式=-1+3-5+…+(-1)k(2k-1)+(-1)k+1(2k+1)

=(-1)k•k+(-1)k+1(2k+1)

=(-1)k+1(-k+2k+1)

=(-1)k+1(k+1)=右式,

即n=k+1时,等式成立.

根据①,②,等式对任意的n∈N*均成立.

解析

解:(1)观察等式:-1=-1,-1+3=2,-1+3-5=-3,-1+3-5+7=4,-1+3-5+7-9=-5,-1+3-5+7-9+11=6,…

可得-1+3-5+…+(-1)n(2n-1)=(-1)n•n.

(2)证明:①n=1时,左式=右式=-1,等式成立.

②假设n=k时,等式成立,即-1+3-5+…+(-1)k(2k-1)=(-1)k•k,

则当n=k+1时,

左式=-1+3-5+…+(-1)k(2k-1)+(-1)k+1(2k+1)

=(-1)k•k+(-1)k+1(2k+1)

=(-1)k+1(-k+2k+1)

=(-1)k+1(k+1)=右式,

即n=k+1时,等式成立.

根据①,②,等式对任意的n∈N*均成立.

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题型:简答题
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简答题

是否存在最大的正整数m,使得f(n)=(2n+7)•3n+9对任意正整数n都能被m整除?

正确答案

解:f(1)=(2+7)•3+9=36,

f(2)=(2×2+7)•32+9=36×3,

f(3)=(2×3+7)•33+9=36×10,

猜测存在m=36(2分)

①当n=1时,f(1)=(2+7)•3+9=36能被36整除(1分)

②假设n=k时,f(k)=(2k+7)•3k+9能被36整除

当n=k+1时,f(k+1)=[2(k+1)+7)]•3k+1+9

=3[(2k+7)3k+9+(2×3k-9)]+9

=3[(2k+7)3k+9]+6×3k-18

=3[(2k+7)3k+9]+18(3k-1-1)(3分)

∵k∈N*,∴3k-1-1为偶数,18(3k-1-1)能被36整除(2分)

∴f(k+1)=3[(2k+7)3k+9]+18(3k-1-1)能被36整除(1分)

∴n=k+1时,猜测也成立

由①②可知对任意正整数n猜测都成立

故存在m=36(1分)

解析

解:f(1)=(2+7)•3+9=36,

f(2)=(2×2+7)•32+9=36×3,

f(3)=(2×3+7)•33+9=36×10,

猜测存在m=36(2分)

①当n=1时,f(1)=(2+7)•3+9=36能被36整除(1分)

②假设n=k时,f(k)=(2k+7)•3k+9能被36整除

当n=k+1时,f(k+1)=[2(k+1)+7)]•3k+1+9

=3[(2k+7)3k+9+(2×3k-9)]+9

=3[(2k+7)3k+9]+6×3k-18

=3[(2k+7)3k+9]+18(3k-1-1)(3分)

∵k∈N*,∴3k-1-1为偶数,18(3k-1-1)能被36整除(2分)

∴f(k+1)=3[(2k+7)3k+9]+18(3k-1-1)能被36整除(1分)

∴n=k+1时,猜测也成立

由①②可知对任意正整数n猜测都成立

故存在m=36(1分)

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题型:简答题
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简答题

数列{an}(n∈N)中,a1=0,当3an<n2时,an+1=n2,当3an>n2时,an+1=3an,求a2,a3,a4,a5,猜测数列的通项公式an并证明你的结论.

正确答案

解:当a=0时,a1=0,则3a1<1,知a2=1,

因为3a2=3<22,由数列{an}定义知a3=4.

因为3a3=12>9,由数列定义知a4=3a3=12.

又因为3a4=36>16,由定义知a5=3a4=36由此猜测:当n≥3时,an=4×3n-3; 6分

下面用数学归纳法去证明:当n≥3时,3an>n2.

当n=3时,由前面的讨论知结论成立.

假设当n=k(k≥3)时,3ak>k2成立.则由数列{an}定义知ak+1=3ak>k2

从而3ak+1-(k+1)2>3k2-(k+1)2=2k(k-2)+2k-1>0.

所以3ak+1>(k+1)2,即当n=k+1(k≥3)时,3ak+1>(k+1)2成立.

故当n≥3时,3an>n2,an+1=3an

而a3=4.因此an=4×3n-3.11分

综上所述,当a=0时,a1=0,a2=1,an=4×3n-3( n≥3)(12分)

解析

解:当a=0时,a1=0,则3a1<1,知a2=1,

因为3a2=3<22,由数列{an}定义知a3=4.

因为3a3=12>9,由数列定义知a4=3a3=12.

又因为3a4=36>16,由定义知a5=3a4=36由此猜测:当n≥3时,an=4×3n-3; 6分

下面用数学归纳法去证明:当n≥3时,3an>n2.

当n=3时,由前面的讨论知结论成立.

假设当n=k(k≥3)时,3ak>k2成立.则由数列{an}定义知ak+1=3ak>k2

从而3ak+1-(k+1)2>3k2-(k+1)2=2k(k-2)+2k-1>0.

所以3ak+1>(k+1)2,即当n=k+1(k≥3)时,3ak+1>(k+1)2成立.

故当n≥3时,3an>n2,an+1=3an

而a3=4.因此an=4×3n-3.11分

综上所述,当a=0时,a1=0,a2=1,an=4×3n-3( n≥3)(12分)

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