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题型:简答题
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简答题

如果一个数列的各项都是实数,且从第二项起,每一项与它的前一项的平方差是同一个常数,则称该数列为等方差数列,这个常数叫这个数列的公方差.

(Ⅰ)若数列{an}既是等方差数列,又是等差数列,求证:该数列是常数列;

(Ⅱ)已知数列{an}是首项为2,公方差为2的等方差数列,数列{bn}的前n项和为Sn,且满足.若不等式对∀n∈N*恒成立,求m的取值范围.

正确答案

解:(Ⅰ)依题

⇒(an+1-an)(an+1+an)=(an-an-1)(an+an-1

又{an}为等差数列,设公差为d,

故{an}是常数列.(4分)

(Ⅱ)由{an}是首项为2,公方差为2的等方差数列.

为首项为4,公差为2的等差数列,(6分)

         ①

  ②

(10分)

不等式即3•2n-(n+3)>m•2n-4n-4也即(m-3)•2n<3n+1,即恒成立

由于n=1,2,3时,3n+1>2n;n=4时,3n+1<2n

假设n=k(k≥4)时,3k+1<2k

那么2k+1=2•2k>2(3k+1)=3(k+1)+1+(3k-2)>3(k+1)+1,

由归纳法原理知:n≥4时,3k+1<2k

所以⇒m-3≤0,

故m的取值范围为m≤3(14分)

解析

解:(Ⅰ)依题

⇒(an+1-an)(an+1+an)=(an-an-1)(an+an-1

又{an}为等差数列,设公差为d,

故{an}是常数列.(4分)

(Ⅱ)由{an}是首项为2,公方差为2的等方差数列.

为首项为4,公差为2的等差数列,(6分)

         ①

  ②

(10分)

不等式即3•2n-(n+3)>m•2n-4n-4也即(m-3)•2n<3n+1,即恒成立

由于n=1,2,3时,3n+1>2n;n=4时,3n+1<2n

假设n=k(k≥4)时,3k+1<2k

那么2k+1=2•2k>2(3k+1)=3(k+1)+1+(3k-2)>3(k+1)+1,

由归纳法原理知:n≥4时,3k+1<2k

所以⇒m-3≤0,

故m的取值范围为m≤3(14分)

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题型:简答题
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简答题

用数学归纳法证明(1+x)n>1+nx,这里x>-1且x≠0,n∈N*且n≥2.

正确答案

证明:(1)当n=2时,左边=1+2x+x2,右边=1+2x,

∵x2>0,∴左边>右边,原不等式成立;

(2)假设当n=k时,不等式成立,即(1+x)k>1+kx,

则当n=k+1时,∵x>-1,∴1+x>0,

在不等式(1+x)k>1+kx两边同乘以1+x得

(1+x)k•(1+x)>(1+kx)•(1+x)=1+(k+1)x+kx2>1+(k+1)x,

∴(1+x)k+1>1+(k+1)x.即当n=k+1时,不等式也成立.

综合(1)(2)可得对一切正整数n,不等式都成立.

解析

证明:(1)当n=2时,左边=1+2x+x2,右边=1+2x,

∵x2>0,∴左边>右边,原不等式成立;

(2)假设当n=k时,不等式成立,即(1+x)k>1+kx,

则当n=k+1时,∵x>-1,∴1+x>0,

在不等式(1+x)k>1+kx两边同乘以1+x得

(1+x)k•(1+x)>(1+kx)•(1+x)=1+(k+1)x+kx2>1+(k+1)x,

∴(1+x)k+1>1+(k+1)x.即当n=k+1时,不等式也成立.

综合(1)(2)可得对一切正整数n,不等式都成立.

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简答题

图(1)、(2)、(3)、(4)分别包含1个、5个、13个、25个第二十九届北京奥运会吉祥物“福娃迎迎”,按同样的方式构造图形,设第n个图形包含f(n)个“福娃迎迎”.

(1)求出f(5);

(2)利用合情推理的“归纳推理思想”归纳出f(n+1)与f(n)的关系式(不需写出证明过程);

(3)根据你得到的关系式求f(n)的表达式.

正确答案

解:(1)∵f(1)=1,f(2)=5,f(3)=13,f(4)=25,

∴f(5)=25+4×4=41.…(4分)

(2)∵f(2)-f(1)=4=4×1,f(3)-f(2)=8=4×2,

f(4)-f(3)=12=4×3,f(5)-f(4)=16=4×4,

由上式规律得出f(n+1)-f(n)=4n.…(10分)

(3)∵f(2)-f(1)=4×1,f(3)-f(2)=4×2,f(4)-f(3)=4×3,f(n-1)-f(n-2)=4•(n-2),f(n)-f(n-1)=4•(n-1),

∴f(n)-f(1)=4[1+2++(n-2)+(n-1)]=2(n-1)•n,…(14分)

∴f(n)=2n2-2n+1(n≥2),

∵f(1)=1也满足上式,∴f(n)=2n2-2n+1. …(16分)

解析

解:(1)∵f(1)=1,f(2)=5,f(3)=13,f(4)=25,

∴f(5)=25+4×4=41.…(4分)

(2)∵f(2)-f(1)=4=4×1,f(3)-f(2)=8=4×2,

f(4)-f(3)=12=4×3,f(5)-f(4)=16=4×4,

由上式规律得出f(n+1)-f(n)=4n.…(10分)

(3)∵f(2)-f(1)=4×1,f(3)-f(2)=4×2,f(4)-f(3)=4×3,f(n-1)-f(n-2)=4•(n-2),f(n)-f(n-1)=4•(n-1),

∴f(n)-f(1)=4[1+2++(n-2)+(n-1)]=2(n-1)•n,…(14分)

∴f(n)=2n2-2n+1(n≥2),

∵f(1)=1也满足上式,∴f(n)=2n2-2n+1. …(16分)

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题型:简答题
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简答题

设数列{an}的前n项和为Sn,对一切n∈N*,点都在函数的图象上.

(Ⅰ)求a1,a2,a3的值,猜想an的表达式,并证明;

(Ⅱ)将数列{an}依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(a1),(a2,a3),(a4,a5,a6),(a7,a8,a9,a10);(a11),(a12,a13),(a14,a15,a16),(a17,a18,a19,a20);(a21),…,分别计算各个括号内各数之和,设由这些和按原来括号的前后顺序构成的数列为{bn},求b5+b100的值;(直接写出结果)

正确答案

解:(Ⅰ)因为点在函数的图象上,所以,所以

令n=1,得,所以a1=2;

令n=2,得,所以a2=4;

令n=3,得,所以a3=6.

由此猜想:an=2n.(3分)

用数学归纳法证明如下:

①当n=1时,由上面的求解知,猜想成立.

②假设n=k(k≥1)时猜想成立,即ak=2k成立,

则当n=k+1时,注意到(n∈N*),

两式相减,得,所以ak+1=4k+2-ak

由归纳假设得,ak=2k,

故ak+1=4k+2-ak=4k+2-2k=2(k+1).

这说明n=k+1时,猜想也成立.

由①②知,对一切n∈N*,an=2n成立. (8分)

(Ⅱ)因为an=2n(n∈N*),所以数列{an}依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(2),(4,6),(8,10,12),(14,16,18,20);(22),(24,26),(28,30,32),(34,36,38,40);(42),….每一次循环记为一组.由于每一个循环含有4个括号,故 b100是第25组中第4个括号内各数之和.由分组规律知,由各组第4个括号中所有第1个数组成的数列是等差数列,且公差为20.同理,由各组第4个括号中所有第2个数、所有第3个数、所有第4个数分别组成的数列也都是等差数列,且公差均为20.故各组第4个括号中各数之和构成等差数列,且公差为80.注意到第一组中第4个括号内各数之和是68,

所以 b100=68+24×80=1988.又b5=22,所以b5+b100=2010. (12分)

解析

解:(Ⅰ)因为点在函数的图象上,所以,所以

令n=1,得,所以a1=2;

令n=2,得,所以a2=4;

令n=3,得,所以a3=6.

由此猜想:an=2n.(3分)

用数学归纳法证明如下:

①当n=1时,由上面的求解知,猜想成立.

②假设n=k(k≥1)时猜想成立,即ak=2k成立,

则当n=k+1时,注意到(n∈N*),

两式相减,得,所以ak+1=4k+2-ak

由归纳假设得,ak=2k,

故ak+1=4k+2-ak=4k+2-2k=2(k+1).

这说明n=k+1时,猜想也成立.

由①②知,对一切n∈N*,an=2n成立. (8分)

(Ⅱ)因为an=2n(n∈N*),所以数列{an}依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(2),(4,6),(8,10,12),(14,16,18,20);(22),(24,26),(28,30,32),(34,36,38,40);(42),….每一次循环记为一组.由于每一个循环含有4个括号,故 b100是第25组中第4个括号内各数之和.由分组规律知,由各组第4个括号中所有第1个数组成的数列是等差数列,且公差为20.同理,由各组第4个括号中所有第2个数、所有第3个数、所有第4个数分别组成的数列也都是等差数列,且公差均为20.故各组第4个括号中各数之和构成等差数列,且公差为80.注意到第一组中第4个括号内各数之和是68,

所以 b100=68+24×80=1988.又b5=22,所以b5+b100=2010. (12分)

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题型:简答题
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简答题

试证数列49.4489.444889,…,的每一项都是完全平方数.

正确答案

解:设该数列为{an},

=10n-1,=

∴an==9+0+=9++(102n-10n)=

∴数列的每一项都是完全平方数.

解析

解:设该数列为{an},

=10n-1,=

∴an==9+0+=9++(102n-10n)=

∴数列的每一项都是完全平方数.

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题型:填空题
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填空题

用数学归纳法证明恒等式++…+=1-+-+…+-,则从n=k到n=k+1时,左边要增加的表达式为______

正确答案

-

解析

解:n=k时,左边=++…+,n=k+1时,左边=+…+++

∴从n=k到n=k+1时,左边要增加的表达式为+-=-

故答案为:-

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题型:简答题
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简答题

数列{an}满足a1=3,

(1)计算a2,a3,a4,并由此猜想通项公式an

(2)用数学归纳法证明(1)的猜想.

正确答案

解:(1)∵a1=3=,an+1=4-

∴a2=4-=4-=

a3=4-=4(1-)=

a4=4(1-)=4(1-)=

由此猜想通项公式an=

(2)下面用数学归纳法证明an=

证明:1°当n=1时,a1==3,等式成立;

2°假设n=k时,ak=

则n=k+1时,

ak+1=4-

=4(1-

=4(1-

=4×

=

=,即n=k+1时等式也成立.

综合1°,2°知,对任意正整数n,an=

解析

解:(1)∵a1=3=,an+1=4-

∴a2=4-=4-=

a3=4-=4(1-)=

a4=4(1-)=4(1-)=

由此猜想通项公式an=

(2)下面用数学归纳法证明an=

证明:1°当n=1时,a1==3,等式成立;

2°假设n=k时,ak=

则n=k+1时,

ak+1=4-

=4(1-

=4(1-

=4×

=

=,即n=k+1时等式也成立.

综合1°,2°知,对任意正整数n,an=

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题型:简答题
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简答题

已知f(n)=1+++…+.经计算得f(4)>2,f(8)>,f(16)>3,f(32)>

(Ⅰ)由上面数据,试猜想出一个一般性结论;

(Ⅱ)用数学归纳法证明你的猜想.

正确答案

解:(Ⅰ)由题意知,.…

由此得到一般性结论:.(或者猜测也行).

(Ⅱ)利用数学归纳法证明:

(1)当n=1时,,所以结论成立.

(2)假设n=k(k≥1,k∈N)时,结论成立,即

那么,n=k+1时,

所以当n=k+1时,结论也成立.

综上所述,上述结论对n≥1,n∈N都成立,所以猜想成立.

解析

解:(Ⅰ)由题意知,.…

由此得到一般性结论:.(或者猜测也行).

(Ⅱ)利用数学归纳法证明:

(1)当n=1时,,所以结论成立.

(2)假设n=k(k≥1,k∈N)时,结论成立,即

那么,n=k+1时,

所以当n=k+1时,结论也成立.

综上所述,上述结论对n≥1,n∈N都成立,所以猜想成立.

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题型:简答题
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简答题

在数列{an}中,a1=1,当n≥2时,an,Sn,Sn-成等比数列,

(1)求a2,a3,a4并归纳出an的表达式;

(2)用数学归纳法证明所得结论.

正确答案

解:(1)由已知当n≥2时,an,Sn,Sn-成等比数列,

得到

∵a1=1,∴

归纳n>1时,an=;所以

(2)证明:①当n=2时,成立;

②假设n=k时公式成立,即成立,

则n=k+1时,

-

∴n=k+1时,命题成立.

由①②可得an=对n>1的一切正整数都成立.

解析

解:(1)由已知当n≥2时,an,Sn,Sn-成等比数列,

得到

∵a1=1,∴

归纳n>1时,an=;所以

(2)证明:①当n=2时,成立;

②假设n=k时公式成立,即成立,

则n=k+1时,

-

∴n=k+1时,命题成立.

由①②可得an=对n>1的一切正整数都成立.

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题型:简答题
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简答题

已知点Pn(an,bn)满足an+1=an•bn+1,bn+1=(n∈N*)且点P1的坐标为(1,-1).

(1)求过点P1,P2的直线l的方程;

(2)试用数学归纳法证明:对于n∈N*,点Pn都在(1)中的直线l上.

正确答案

解:(1)由P1的坐标为(1,-1)知

a1=1,b1=-1.

∴b2==

a2=a1•b2=

∴点P2的坐标为(

∴直线l的方程为2x+y=1.

(2)①当n=1时,

2a1+b1=2×1+(-1)=1成立.

②假设n=k(k∈N*,k≥1)时,2ak+bk=1成立,

则2ak+1+bk+1=2ak•bk+1+bk+1=(2ak+1)

===1,

∴当n=k+1时,命题也成立.

由①②知,对n∈N*,都有2an+bn=1,

即点Pn在直线l上.

解析

解:(1)由P1的坐标为(1,-1)知

a1=1,b1=-1.

∴b2==

a2=a1•b2=

∴点P2的坐标为(

∴直线l的方程为2x+y=1.

(2)①当n=1时,

2a1+b1=2×1+(-1)=1成立.

②假设n=k(k∈N*,k≥1)时,2ak+bk=1成立,

则2ak+1+bk+1=2ak•bk+1+bk+1=(2ak+1)

===1,

∴当n=k+1时,命题也成立.

由①②知,对n∈N*,都有2an+bn=1,

即点Pn在直线l上.

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题型:简答题
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简答题

用数学归纳法证明:++…+.(n=1,2,3…)

正确答案

证明:(1)当n=1时,左边==,不等式成立;

(2)假设当n=k时,不等式成立,即+…+

则当n=k+1时,

有左边=++…+=+…++++-++-

+=

+->0

∴当n=k+1时不等式也成立.

由(1)(2)知,对一切正整数n,结论成立.

解析

证明:(1)当n=1时,左边==,不等式成立;

(2)假设当n=k时,不等式成立,即+…+

则当n=k+1时,

有左边=++…+=+…++++-++-

+=

+->0

∴当n=k+1时不等式也成立.

由(1)(2)知,对一切正整数n,结论成立.

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题型:简答题
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简答题

已知数列O、{bn}满足a1=2,an-1=an(an+1-1),bn=an-1,数列{bn}的前n项和为Sn

(Ⅰ)求证:数列为等差数列;

(Ⅱ)设Tn=S2n-Sn,求证:,Tn+1>Tn

(Ⅲ)求证:对任意的1•k+1+k2=3,k∈R*,∴k=1都有成立.

正确答案

证明:(Ⅰ)由bn=an-1得an=bn+1,代入an-1=an(an+1-1)得bn=(bn+1)bn+1

整理得bn-bn+1=bnbn+1,(1分)

∵bn≠0否则an=1,与a1=2矛盾

从而得,(3分)

∵b1=a1-1=1

∴数列是首项为1,公差为1的等差数列(4分)

(Ⅱ)∵,则

∴Tn=S2n-Sn=

=(6分)

==

∴Tn+1>Tn.(8分)

(Ⅲ)用数学归纳法证明:

①当n=1时,不等式成立;(9分)

②假设当n=k(k≥1,k∈N*)时,不等式成立,即

那么当n=k+1时,==(12分)

=

∴当n=k+1时,不等式成立

由①②知对任意的n∈N*,不等式成立(14分)

解析

证明:(Ⅰ)由bn=an-1得an=bn+1,代入an-1=an(an+1-1)得bn=(bn+1)bn+1

整理得bn-bn+1=bnbn+1,(1分)

∵bn≠0否则an=1,与a1=2矛盾

从而得,(3分)

∵b1=a1-1=1

∴数列是首项为1,公差为1的等差数列(4分)

(Ⅱ)∵,则

∴Tn=S2n-Sn=

=(6分)

==

∴Tn+1>Tn.(8分)

(Ⅲ)用数学归纳法证明:

①当n=1时,不等式成立;(9分)

②假设当n=k(k≥1,k∈N*)时,不等式成立,即

那么当n=k+1时,==(12分)

=

∴当n=k+1时,不等式成立

由①②知对任意的n∈N*,不等式成立(14分)

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题型:简答题
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简答题

已知数列{an}是等差数列,且满足等式n•2n-1=a1+a2+…+an(n∈N*),试求出这个等差数列的通项an

正确答案

解:由n•2n-1=a1+a2+…+an(n∈N*),可得:

当n=1时,a1=1;当n=2时,2×2=+a2,解得a2=2;同理可得a3=3.

猜想:an=n(n∈N*).

下面利用数学归纳法证明:

(1)当n=1时,显然成立;

(2)假设当n=k(k∈N*)时,ak=k;

则当n=k+1时,(k+1)•2k=+2+…++ak+1

根据=

∴(k+1)•2k=++…++ak+1=(k+1)(2k-1)+ak+1

∴ak+1=k+1.

∴当n=k+1时,命题成立.

综上可得:an=n(n∈N*)成立.

解析

解:由n•2n-1=a1+a2+…+an(n∈N*),可得:

当n=1时,a1=1;当n=2时,2×2=+a2,解得a2=2;同理可得a3=3.

猜想:an=n(n∈N*).

下面利用数学归纳法证明:

(1)当n=1时,显然成立;

(2)假设当n=k(k∈N*)时,ak=k;

则当n=k+1时,(k+1)•2k=+2+…++ak+1

根据=

∴(k+1)•2k=++…++ak+1=(k+1)(2k-1)+ak+1

∴ak+1=k+1.

∴当n=k+1时,命题成立.

综上可得:an=n(n∈N*)成立.

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简答题

试求使不等式对一切正整数n都成立的最小自然数t的值,并用数学归纳法加以证明.

正确答案

解:设

===

∴f(n)递增,∴f(n)最小为

∵f(n)>5-2t对一切正整数n都成立,∴,∴自然数t≥2

∴自然数t的最小值为2                 …(7分)

下面用数学归纳法证明

(1)当n=1时,左边=,∴n=1时成立

(2)假设当n=k时成立,即

那么当n=k+1时,左边===

∴n=k+1时也成立

根据(1)(2)可知成立 …(14分)

注:第(1)小题也可归纳猜想得出自然数t的最小值为2

解析

解:设

===

∴f(n)递增,∴f(n)最小为

∵f(n)>5-2t对一切正整数n都成立,∴,∴自然数t≥2

∴自然数t的最小值为2                 …(7分)

下面用数学归纳法证明

(1)当n=1时,左边=,∴n=1时成立

(2)假设当n=k时成立,即

那么当n=k+1时,左边===

∴n=k+1时也成立

根据(1)(2)可知成立 …(14分)

注:第(1)小题也可归纳猜想得出自然数t的最小值为2

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题型:简答题
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简答题

数列{an}中a1=1,且

①写出数列的前5项;

②归纳出数列的通项公式;

③用数学归纳法证明归纳出的结论.

正确答案

解:①∵a1=1,an+1=an+

∴a2=1+=

a3=a2+=+==

a4=a3+=+=

a5=a4+=+=

②由①归纳知,an=

③证明:(1)当n=1时,a1=1,等式成立;

(2)假设n=k时,ak=

则当n=k+1时,

ak+1=ak+

=+

=(2k-1+

=

=

=

=

即n=k+1时,等式也成立.

综上所述,对任意n∈N*,an=均成立.

解析

解:①∵a1=1,an+1=an+

∴a2=1+=

a3=a2+=+==

a4=a3+=+=

a5=a4+=+=

②由①归纳知,an=

③证明:(1)当n=1时,a1=1,等式成立;

(2)假设n=k时,ak=

则当n=k+1时,

ak+1=ak+

=+

=(2k-1+

=

=

=

=

即n=k+1时,等式也成立.

综上所述,对任意n∈N*,an=均成立.

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