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简答题

已知数列{an}中的相邻两项a2k-1、a2k是关于x的方程x2-(3k+2k)x+3k•2k=0的两个根,且a2k-1≤a2k(k∈N*).

(Ⅰ)求a1,a3,a5,a7及写出a2n(n∈N*且n≥4)(不必证明);

(Ⅱ)对于任意n∈N*且n≥4,猜想a2n与(2n)2的大小关系.

正确答案

解:(Ⅰ)方程x2-(3k+2k)x+3k•2k=0的两个根为

当k=1时,x1=3,x2=2,所以a1=2;   当k=2时,x1=6,x2=4,所以a3=4;

当k=3时,x1=9,x2=8,所以a5=8;  当k=4时,x1=12,x2=16,所以a7=12;

因为n≥4时,2n>3n,所以…(6分)

(Ⅱ)当n=4时,;   

当n=5时,

当n=6时,;   

当n=7时,

当n=8时,;   

当n=9时,

所以猜想:当4≤n<7时,;     

当n=8时,

当n≥9时,;…(12分)

解析

解:(Ⅰ)方程x2-(3k+2k)x+3k•2k=0的两个根为

当k=1时,x1=3,x2=2,所以a1=2;   当k=2时,x1=6,x2=4,所以a3=4;

当k=3时,x1=9,x2=8,所以a5=8;  当k=4时,x1=12,x2=16,所以a7=12;

因为n≥4时,2n>3n,所以…(6分)

(Ⅱ)当n=4时,;   

当n=5时,

当n=6时,;   

当n=7时,

当n=8时,;   

当n=9时,

所以猜想:当4≤n<7时,;     

当n=8时,

当n≥9时,;…(12分)

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简答题

已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,且Sn-1++2=0(n≥2).

(1)写出S1,S2,S3,S4.(不用写求解过程)

(2)猜想Sn的表达式,并用数学归纳法证明.

正确答案

解:由已知得(1)

(2)猜想

下面用数学归纳法证明:①,猜想成立;

②假设当n=k(k∈N)猜想成立,即

那么∵

,所以当n=k+1时猜想成立

由①和②,可知猜想对任何n∈N都成立.

解析

解:由已知得(1)

(2)猜想

下面用数学归纳法证明:①,猜想成立;

②假设当n=k(k∈N)猜想成立,即

那么∵

,所以当n=k+1时猜想成立

由①和②,可知猜想对任何n∈N都成立.

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简答题

用数学归纳法证明等式1(n2-12)+2(n2-22)+…+n(n2-n2)=n4-n2对一切正整数n都成立.

正确答案

证明:(1)当n=1时,由以上可知等式成立;

(2)假设当n=k时,等式成立,即1(k2-12)+2(k2-22)+…+k(k2-k2)=k4-k2

则当n=k+1时,1[(k+1)2-12]+2[(k+1)2-22]+…+(k+1)[(k+1)2-(k+1)2]=(k+1)4-(k+1)2

=1(k2-12)+2(k2-22)+…+k(k2-k2)+(2k+1)+2(2k+1)+…+k(2k+1)

=k4-k2+(2k+1)=

由(1)(2)知,等式对一切正整数n都成立.

解析

证明:(1)当n=1时,由以上可知等式成立;

(2)假设当n=k时,等式成立,即1(k2-12)+2(k2-22)+…+k(k2-k2)=k4-k2

则当n=k+1时,1[(k+1)2-12]+2[(k+1)2-22]+…+(k+1)[(k+1)2-(k+1)2]=(k+1)4-(k+1)2

=1(k2-12)+2(k2-22)+…+k(k2-k2)+(2k+1)+2(2k+1)+…+k(2k+1)

=k4-k2+(2k+1)=

由(1)(2)知,等式对一切正整数n都成立.

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简答题

(2015春•天津期末)设数列{an}满足a1=2,an+1=an2-nan+1,n=1,2,3,…,

(1)求a2,a3,a4

(2)猜想出{an}的一个通项公式并证明你的结论.

正确答案

解:(1)由a1=2,得a2=a12-a1+1=3

由a2=3,得a3=a22-2a2+1=4

由a3=4,得a4=a32-3a3+1=5

(1)用数学归纳法证明

①由a1=2=1+1知n=1时,an=n+1成立

设n=k(k属于正整数)时an=n+1成立,即ak=k+1

则当n=k+1时,因为an+1=an2-nan+1,

所以ak+1=ak2-k(k+1)+1=(k+1)2-k(k+1)+1=k2+2k+1-k2-k+1=k+2

综上,an=n+1成立

解析

解:(1)由a1=2,得a2=a12-a1+1=3

由a2=3,得a3=a22-2a2+1=4

由a3=4,得a4=a32-3a3+1=5

(1)用数学归纳法证明

①由a1=2=1+1知n=1时,an=n+1成立

设n=k(k属于正整数)时an=n+1成立,即ak=k+1

则当n=k+1时,因为an+1=an2-nan+1,

所以ak+1=ak2-k(k+1)+1=(k+1)2-k(k+1)+1=k2+2k+1-k2-k+1=k+2

综上,an=n+1成立

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简答题

已知fn(x)=(1+2x)(1+22x)…(1+2nx)(n≥2,n∈N*).

(1)设fn(x)展开式中含x项的系数为an,求an

(2)设fn(x)展开式中含x2项的系数为bn,求证:bn+1=bn+2n+1an

(3)是否存在常数a,b,使bn=(2n-1-1)(2na+b)对一切n≥2且n∈N*恒成立?若不存在,说明理由;若存在,求出a,b的值,并给出证明.

正确答案

解:(1)根据多项式乘法的运算法则,fn(x)的展开式中x项的系数为an=2+22+23+…+2n=2n+1-2.

(2)用为an、bn分别是fn(x)的展开式中x项、x2项的系数,则可设fn(x)=1+anx+bnx2+…,则

fn+1(x)=fn(x)•(1+2n+1)=1+(an+2n+1)x+(bn+2n+1•an)x2+…,

∴bn+1=bn+2n+1an

(3)假设存在a、b,使得bn=(2n-1-1)(2na+b)对一切n≥2且n∈N*恒成立,则

b2=(2-1)(22a+b),即4a+b=b2.①

同理8a+b=b3.②

又由f2(x)=1+6x+8x2,得a2=6,b2=8.从而b3=56,

代入①、②得a=1,b=-1.  

猜想:bn=(2n-1-1)(2n-1)(n≥2). 

证明如下:(i)n=2时,已经证明成立;

(ii)假设n=k时结论成立,即bk=(2k-1-1)(2k-1),

则n=k+1时,bk+1=bk+2k+1ak=(2k-1-1)(2k-1)+2k+1(2k+1-2)=(2k-1)(2k+1-1),

∴n=k+1时,结论成立,

由(i)(ii)可得bn=(2n-1-1)(2n-1)(n≥2).

解析

解:(1)根据多项式乘法的运算法则,fn(x)的展开式中x项的系数为an=2+22+23+…+2n=2n+1-2.

(2)用为an、bn分别是fn(x)的展开式中x项、x2项的系数,则可设fn(x)=1+anx+bnx2+…,则

fn+1(x)=fn(x)•(1+2n+1)=1+(an+2n+1)x+(bn+2n+1•an)x2+…,

∴bn+1=bn+2n+1an

(3)假设存在a、b,使得bn=(2n-1-1)(2na+b)对一切n≥2且n∈N*恒成立,则

b2=(2-1)(22a+b),即4a+b=b2.①

同理8a+b=b3.②

又由f2(x)=1+6x+8x2,得a2=6,b2=8.从而b3=56,

代入①、②得a=1,b=-1.  

猜想:bn=(2n-1-1)(2n-1)(n≥2). 

证明如下:(i)n=2时,已经证明成立;

(ii)假设n=k时结论成立,即bk=(2k-1-1)(2k-1),

则n=k+1时,bk+1=bk+2k+1ak=(2k-1-1)(2k-1)+2k+1(2k+1-2)=(2k-1)(2k+1-1),

∴n=k+1时,结论成立,

由(i)(ii)可得bn=(2n-1-1)(2n-1)(n≥2).

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简答题

已知数列{an}满足:a1=,anan-1-2an+1=0(n≥2).

(1)求a2,a3,a4的值;

(2)猜想数列{an}的一个通项公式,并用数学归纳法证明你的结论.

正确答案

解:(1)由a1=,anan-1-2an+1=0(n≥2),得a2=,a3=,a4=,a5=

(2)由以上结果猜测:an=用数学归纳法证明如下:

①当n=1时,左边=a1=,右边==,等式成立.

②假设当n=k(k≥1)时,命题成立,即ak=成立.

那么,当n=k+1时,ak+1ak-2ak+1+1=0,所以ak+1-2ak+1+1=0,解得

这就是说,当n=k+1时等式成立.

由①和②,可知猜测an=对于任意正整数n都成立.(12分)

解析

解:(1)由a1=,anan-1-2an+1=0(n≥2),得a2=,a3=,a4=,a5=

(2)由以上结果猜测:an=用数学归纳法证明如下:

①当n=1时,左边=a1=,右边==,等式成立.

②假设当n=k(k≥1)时,命题成立,即ak=成立.

那么,当n=k+1时,ak+1ak-2ak+1+1=0,所以ak+1-2ak+1+1=0,解得

这就是说,当n=k+1时等式成立.

由①和②,可知猜测an=对于任意正整数n都成立.(12分)

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简答题

数列{an}满足,前n项和

(1)写出a2,a3,a4

(2)猜出an的表达式,并用数学归纳法证明.

正确答案

解:(1)令n=2,∵,∴,即a1+a2=3a2.∴

令n=3,得,即a1+a2+a3=6a3,∴

令n=4,得,a1+a2+a3+a4=10a4,∴

(2)猜想,下面用数学归纳法给出证明.

①当n=1时,结论成立.

②假设当n=k时,结论成立,即

则当n=k+1时,

=

∴当n=k+1时结论成立.

由①②可知,对一切n∈N+都有成立.

解析

解:(1)令n=2,∵,∴,即a1+a2=3a2.∴

令n=3,得,即a1+a2+a3=6a3,∴

令n=4,得,a1+a2+a3+a4=10a4,∴

(2)猜想,下面用数学归纳法给出证明.

①当n=1时,结论成立.

②假设当n=k时,结论成立,即

则当n=k+1时,

=

∴当n=k+1时结论成立.

由①②可知,对一切n∈N+都有成立.

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简答题

(2015秋•黄浦区期末)在数列{an}中,,且对任意n∈N*,都有

(1)计算a2,a3,a4,由此推测{an}的通项公式,并用数学归纳法证明;

(2)若,求无穷数列{bn}的各项之和与最大项.

正确答案

解:(1)∵,且对任意n∈N*,都有

∴a2==,a3==,a4==

由此推测{an}的通项公式,an=

下面利用数学归纳法证明:

①当n=1时,a1==成立;

②假设当n=k∈N*时,ak=

则n=k+1时,ak+1===

因此当n=k+1时也成立,

综上:∀n∈N*,an=成立.

(2)

∴bn=(-2)n=+9

∴无穷数列{bn}的各项之和Tn=+=-=+-

当n=2k(k∈N*)时,Tn=+-,Tn单调递减,因此当n=2时,取得最大值T2=

当n=2k-1(k∈N*)时,Tn=×--,Tn单调递增,且Tn<0.

综上可得:Tn的最大项为T2=

解析

解:(1)∵,且对任意n∈N*,都有

∴a2==,a3==,a4==

由此推测{an}的通项公式,an=

下面利用数学归纳法证明:

①当n=1时,a1==成立;

②假设当n=k∈N*时,ak=

则n=k+1时,ak+1===

因此当n=k+1时也成立,

综上:∀n∈N*,an=成立.

(2)

∴bn=(-2)n=+9

∴无穷数列{bn}的各项之和Tn=+=-=+-

当n=2k(k∈N*)时,Tn=+-,Tn单调递减,因此当n=2时,取得最大值T2=

当n=2k-1(k∈N*)时,Tn=×--,Tn单调递增,且Tn<0.

综上可得:Tn的最大项为T2=

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简答题

已知数列{an}前n项的和为Sn,且满足

(Ⅰ)求s1、s2、s3的值;

(Ⅱ)用数学归纳法证明

正确答案

解:(Ⅰ)∵an=n2,n∈N*

∴s1=a1=1,s2=a1+a2=1+4=5,s3=a1+a2+a3=1+4+9=14.…(6分)

(Ⅱ)证明:(1)当n=1时,左边=s1=1,

右边==1,

所以等式成立.…(8分)

(2)假设n=k(k∈N*)时结论成立,即Sk=,…(10分)

那么,Sk+1=Sk+(k+1)2

=+(k+1)2

=

=

=

即n=k+1时,等式也成立.…(13分)

根据(1)(2)可知对任意的正整数n∈N*都成立.…(14分)

解析

解:(Ⅰ)∵an=n2,n∈N*

∴s1=a1=1,s2=a1+a2=1+4=5,s3=a1+a2+a3=1+4+9=14.…(6分)

(Ⅱ)证明:(1)当n=1时,左边=s1=1,

右边==1,

所以等式成立.…(8分)

(2)假设n=k(k∈N*)时结论成立,即Sk=,…(10分)

那么,Sk+1=Sk+(k+1)2

=+(k+1)2

=

=

=

即n=k+1时,等式也成立.…(13分)

根据(1)(2)可知对任意的正整数n∈N*都成立.…(14分)

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题型:简答题
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简答题

已知动圆与直线y=-3相切,并与定圆x2+y2=1相内切.

(Ⅰ)求动圆圆心P的轨迹C的方程.

(Ⅱ)过原点作斜率为1的直线交曲线C于p1(p1为第一象限点),又过P1作斜率为的直线交曲线C于P2,再过P2作斜率为的直线交曲线C于P3…如此继续,一般地,过Pn作斜率为的直线交曲线C于Pn+1,设Pn(xn,yn).

(i)令bn=x2n+1-x2n-1,求证:数列{bn}是等比数列;

(ii)数列{bn}的前n项和为Sn,试比较Sn+1与大小.

正确答案

解:(Ⅰ)∵动圆与直线y=-3相切,并与定圆x2+y2=1相内切,

∴P到原点的距离等于P到直线y=-2的距离,由抛物线定义可知,P的轨迹是以原点为焦点,直线y=-2为准线的抛物线,其轨迹方程为x2=4(y+1);

(Ⅱ)(i)设Pn(xn,yn)、Pn+1(xn+1,yn+1)在抛物线上,故xn2=4(yn+1),①xn+12=4(yn+1+1)②,又因为直线PnPn+1的斜率为,可得xn+1+xn=

∴bn=x2n+1-x2n-1=(x2n+1+x2n)-(x2n+x2n-1)=-=-

故数列{bn}是以-1为首项,以为公比的等比数列;

(ii)bn=-,∴Sn=-(1-),

Sn+1=

故只要比较4n与3n+10的大小.

4n=(1+3)n=1+•3+•32+…+>1+3n+>1+3n+9=3n+10(n≥3),

当n=1时,Sn+1>

当n=2时,Sn+1=

当n≥3,n∈N*时,Sn+1<

解析

解:(Ⅰ)∵动圆与直线y=-3相切,并与定圆x2+y2=1相内切,

∴P到原点的距离等于P到直线y=-2的距离,由抛物线定义可知,P的轨迹是以原点为焦点,直线y=-2为准线的抛物线,其轨迹方程为x2=4(y+1);

(Ⅱ)(i)设Pn(xn,yn)、Pn+1(xn+1,yn+1)在抛物线上,故xn2=4(yn+1),①xn+12=4(yn+1+1)②,又因为直线PnPn+1的斜率为,可得xn+1+xn=

∴bn=x2n+1-x2n-1=(x2n+1+x2n)-(x2n+x2n-1)=-=-

故数列{bn}是以-1为首项,以为公比的等比数列;

(ii)bn=-,∴Sn=-(1-),

Sn+1=

故只要比较4n与3n+10的大小.

4n=(1+3)n=1+•3+•32+…+>1+3n+>1+3n+9=3n+10(n≥3),

当n=1时,Sn+1>

当n=2时,Sn+1=

当n≥3,n∈N*时,Sn+1<

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题型:填空题
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填空题

用反证法证明命题:“一个三角形中不能有两个直角”的过程归纳为以下三个步骤:

①∠A+∠B+∠C=90°+90°+∠C>180°,这与三角形内角和为180°相矛盾,则∠A=∠B=90°不成立;

②所以一个三角形中不能有两个直角;

③假设∠A,∠B,∠C中有两个角是直角,不妨设∠A=∠B=90°.

正确顺序的序号排列为______

正确答案

③①②

解析

解:根据反证法的证法步骤知:

假设三角形的三个内角A、B、C中有两个直角,不妨设A=B=90°,正确 

A+B+C=90°+90°+C>180°,这与三角形内角和为180°相矛盾,A=B=90°不成立;

所以一个三 角形中不能有两个直角.

故顺序的序号为③①②.

故答案为:③①②.

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题型:简答题
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简答题

在数列{an}中,已知a1=a(a>2),且an+1=(n∈N*).

(1)用数学归纳法证明:an>2(n∈N*);

(2)求证an+1<an(n∈N*).

正确答案

证明:(1)①当n=1时,a1=a>2,命题成立.

②假设当n=k(k∈N*),命题成立,即ak>2.

则当n=k+1时,ak+1-2=-2=>0,

所以当n=k+1时ak+1>2也成立,

由①②得,对任意自然数n,都有an>2.

(2)an+1-an=-an=

由(1)可知an>2>0,

即有an+1-an<0,

即an+1<an(n∈N*).

解析

证明:(1)①当n=1时,a1=a>2,命题成立.

②假设当n=k(k∈N*),命题成立,即ak>2.

则当n=k+1时,ak+1-2=-2=>0,

所以当n=k+1时ak+1>2也成立,

由①②得,对任意自然数n,都有an>2.

(2)an+1-an=-an=

由(1)可知an>2>0,

即有an+1-an<0,

即an+1<an(n∈N*).

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题型:简答题
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简答题

已知f(n)=1+++…+,且g(n)=[f(1)+f(2)+…十f(n-1)].

(1)写出g(2),g(3),g(4)的值;

(2)归纳g(n)的值,并用数学归纳法加以证明.

正确答案

解:(1)f(1)=1,f(2)=1+=,f(3)=1++=,f(4)=1+++=

∴g(2)=×f(1)=2,g(3)=[f(1)+f(2)]=3,g(4)=[f(1)+f(2)+f(3)]=4.

(2)由(1)猜想g(n)=n(n≥2).

下面利用数学归纳法证明:

①当n=2时成立;

②假设当n=k(k∈N*,k≥2)时,g(k)=k.

即g(k)=[f(1)+f(2)+…+f(k-1)]=k,

∴f(1)+f(2)+…+f(k-1)=kf(k)-k,

则当n=k+1时,g(k+1)=[f(1)+f(2)+…+f(k)]

=•[(k+1)f(k)-k]

=k+1.

因此当n=k+1时,命题g(k+1)=k+1成立.

综上可得:∀n∈N*,g(n)=n(n≥2)成立.

解析

解:(1)f(1)=1,f(2)=1+=,f(3)=1++=,f(4)=1+++=

∴g(2)=×f(1)=2,g(3)=[f(1)+f(2)]=3,g(4)=[f(1)+f(2)+f(3)]=4.

(2)由(1)猜想g(n)=n(n≥2).

下面利用数学归纳法证明:

①当n=2时成立;

②假设当n=k(k∈N*,k≥2)时,g(k)=k.

即g(k)=[f(1)+f(2)+…+f(k-1)]=k,

∴f(1)+f(2)+…+f(k-1)=kf(k)-k,

则当n=k+1时,g(k+1)=[f(1)+f(2)+…+f(k)]

=•[(k+1)f(k)-k]

=k+1.

因此当n=k+1时,命题g(k+1)=k+1成立.

综上可得:∀n∈N*,g(n)=n(n≥2)成立.

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题型:填空题
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填空题

已知f(n)=1+++…+ (n∈N*),用数学归纳法证明不等式f(2n)>时,f(2k+1)比f(2k)多的项数是______

正确答案

2k

解析

解:∵…+,f(2k+1)=1…+…+

∴f(2k+1)-f(2k)=…+

∴用数学归纳法证明不等式f(2n)>时,f(2k+1)比f(2k)多的项数是2k

故答案为2k

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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,已知a1=1,2Sn=(n+1)an(n∈N*).

(1)求a2,a3,a4的值;

(2)猜想an的表达式,并加以证明.

正确答案

解:(1)因为a1=1,2Sn=(n+1)an(n∈N*),所以,

当n=2时,2(a1+a2)=3a2,得a2=2;-------------------------------(2分)

当n=3时,2(a1+a2+a3)=4a3,得a3=3;-------------------------------(4分)

当n=4时,2(a1+a2+a3+a4)=5a4,得a4=4.-------------------------------(6分)

(2)猜想.-------------------------------(7分)

由2Sn=(n+1)an①,可得2Sn-1=nan-1(n≥2)②,-------------------------(8分)

①-②,得2an=(n+1)an-nan-1,-------------------------------(9分)

所以(n-1)an=nan-1,即,-------------------------------(10分)

也就是,故.-------------------(12分)

解析

解:(1)因为a1=1,2Sn=(n+1)an(n∈N*),所以,

当n=2时,2(a1+a2)=3a2,得a2=2;-------------------------------(2分)

当n=3时,2(a1+a2+a3)=4a3,得a3=3;-------------------------------(4分)

当n=4时,2(a1+a2+a3+a4)=5a4,得a4=4.-------------------------------(6分)

(2)猜想.-------------------------------(7分)

由2Sn=(n+1)an①,可得2Sn-1=nan-1(n≥2)②,-------------------------(8分)

①-②,得2an=(n+1)an-nan-1,-------------------------------(9分)

所以(n-1)an=nan-1,即,-------------------------------(10分)

也就是,故.-------------------(12分)

下一知识点 : 数系的扩充与复数的引入
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