- 数学归纳法
- 共1204题
设S1=12,S2=12+22+12,S3=12+22+32+22+12,…,
Sn=12+22+32+…+n2+…+32+22+12,…
用数学归纳法证明:公式对所有的正整数n都成立.
正确答案
证明:因为Sn=12+22+32+…+n2+…+32+22+12,即要证明
12+22+32+…+n2+…+32+22+12=,(A)
(Ⅰ)当n=1,左边=1,右=,故(A)式成立
(Ⅱ)假设当n=k时,(A)式成立,即
12+22+32+…+k2+…+32+22+12=
现设n=k+1,在上式两边都加上(k+1)2+k2,得
12+22+32+…+k2+(k+1)2+k2+…+32+22+12=+(k+1)2+k2,
=
=
=
=.
即证得当n=k+1时(A)式也成立根据(Ⅰ)和(Ⅱ),
(A)式对所有的正整数n都成立,即证得
解析
证明:因为Sn=12+22+32+…+n2+…+32+22+12,即要证明
12+22+32+…+n2+…+32+22+12=,(A)
(Ⅰ)当n=1,左边=1,右=,故(A)式成立
(Ⅱ)假设当n=k时,(A)式成立,即
12+22+32+…+k2+…+32+22+12=
现设n=k+1,在上式两边都加上(k+1)2+k2,得
12+22+32+…+k2+(k+1)2+k2+…+32+22+12=+(k+1)2+k2,
=
=
=
=.
即证得当n=k+1时(A)式也成立根据(Ⅰ)和(Ⅱ),
(A)式对所有的正整数n都成立,即证得
已知数列{an}中,Sn为该数列的前n项和,且Sn+1=an(1-an+1)+Sn.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若不等式对一切正整数n都成立,求正整数a的最大值,并证明结论.
正确答案
解:(1)依题意作图如下:
∵图中x轴下方的等腰直角三角形与x轴上方、直线x=4及直线y=x-2组成的等腰直角三角形全等,
∴a1=dx=
×
|
=
,
∵Sn+1=an(1-an+1)+Sn,
∴an+1=an-an•an+1,
∴-
=1,又a1=
,故
=2,
,∴{}是首项为2,公差为1的等差数列,
∴=2+(n-1)×1=n+1,
.∴.
(2)当n=1时,+
+
>
,即
>
,
所以a<26,而a是正整数,
所以取a=25,下面用数学归纳法证明:+
+…+
>
.
(1)当n=1时,已证;
(2)假设当n=k时,不等式成立,即+
+…+
>
.
则当n=k+1时,
有+
+…+
=+
+…+
+
+
+
-
>+[
+
-
].
因为+
=
>
,
所以+
-
>0.
所以当n=k+1时不等式也成立.
由(1)(2)知,对一切正整数n,都有:+
+…+
>
.
所以a的最大值等于25.
解析
解:(1)依题意作图如下:
∵图中x轴下方的等腰直角三角形与x轴上方、直线x=4及直线y=x-2组成的等腰直角三角形全等,
∴a1=dx=
×
|
=
,
∵Sn+1=an(1-an+1)+Sn,
∴an+1=an-an•an+1,
∴-
=1,又a1=
,故
=2,
,∴{}是首项为2,公差为1的等差数列,
∴=2+(n-1)×1=n+1,
.∴.
(2)当n=1时,+
+
>
,即
>
,
所以a<26,而a是正整数,
所以取a=25,下面用数学归纳法证明:+
+…+
>
.
(1)当n=1时,已证;
(2)假设当n=k时,不等式成立,即+
+…+
>
.
则当n=k+1时,
有+
+…+
=+
+…+
+
+
+
-
>+[
+
-
].
因为+
=
>
,
所以+
-
>0.
所以当n=k+1时不等式也成立.
由(1)(2)知,对一切正整数n,都有:+
+…+
>
.
所以a的最大值等于25.
设an=1++
+…+
(n∈N*),是否存在一次函数g(x),使得a1+a2+a3+…+an-1=g(n)(an-1)对n≥2的一切自然数都成立,并试用数学归纳法证明你的结论.
正确答案
解:假设存在一次函数g(x)=kx+b(k≠0),使得a1+a2+a3+…+an-1=g(n)(an-1)对n≥2的一切自然数都成立,
则当n=2时有,a1=g(2)(a2-1),又∵,∴g(2)=2即2k+b=2…①.
当n=3时有,a1+a2=g(3)(a3-1),又∵,∴g(3)=3,即3k+b=3…②,
由①②可得k=1,b=0,
所以猜想:g(x)=x,…(5分)
下面用数学归纳法加以证明:
(1)当n=2时,已经得到证明;…(6分)
(2)假设当n=k(k≥2,k∈N)时,结论成立,即存在g(k)=k,使得a1+a2+a3+…+ak-1=g(k)(ak-1)对k≥2的一切自然数都成立,则
当n=k+1时,a1+a2+a3+…+ak=(a1+a2+a3+…+ak-1)+ak=k(ak-1)+ak=(k+1)ak-k,…(8分)
又∵,
∴ak=ak+1-,
∴,
∴当n=k+1时,命题成立.…(11分)
由(1)(2)知,对一切n,(n≥2,n∈N*)有g(n)=n,使得a1+a2+a3+…+an-1=g(n)(an-1)都成立.…(12分)
解析
解:假设存在一次函数g(x)=kx+b(k≠0),使得a1+a2+a3+…+an-1=g(n)(an-1)对n≥2的一切自然数都成立,
则当n=2时有,a1=g(2)(a2-1),又∵,∴g(2)=2即2k+b=2…①.
当n=3时有,a1+a2=g(3)(a3-1),又∵,∴g(3)=3,即3k+b=3…②,
由①②可得k=1,b=0,
所以猜想:g(x)=x,…(5分)
下面用数学归纳法加以证明:
(1)当n=2时,已经得到证明;…(6分)
(2)假设当n=k(k≥2,k∈N)时,结论成立,即存在g(k)=k,使得a1+a2+a3+…+ak-1=g(k)(ak-1)对k≥2的一切自然数都成立,则
当n=k+1时,a1+a2+a3+…+ak=(a1+a2+a3+…+ak-1)+ak=k(ak-1)+ak=(k+1)ak-k,…(8分)
又∵,
∴ak=ak+1-,
∴,
∴当n=k+1时,命题成立.…(11分)
由(1)(2)知,对一切n,(n≥2,n∈N*)有g(n)=n,使得a1+a2+a3+…+an-1=g(n)(an-1)都成立.…(12分)
用数学归纳法证明:.
正确答案
解析
证明:①当n=1时,左边=<1成立;
②假设当n=k时,结论成立,即
那么n=k+1时,左边==
∴n=k+1时,结论成立
综上,由①②可知成立.
(2015秋•合肥校级月考)已知f(x)是定义在R上的不恒为零的函数,且对任意的a,b∈R都满足:f(a•b)=af(b)+bf(a),若f(2)=2,Un=f(2n)(n∈N*)
(1)求Ul,U2,U3的值.
(2)求证:Un+1>Un.
正确答案
(1)解:令a=2,b=2n-1(n∈N*),
当n=1时,,
当n=2时,,
当n=3时,,
∴U1=2,U2=8,U3=24;
(2)由(1)猜测f(2n)=n×2n(n∈N*).
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,f(2)=1×2,结论成立;
②假设n=k时结论成立,即f(2k)=k×2k,
当n=k+1时,f(2k+1)=f(2×2k)=2f(2k)+2kf(2)=2×k×2k+2k×2=k×2k+1+2k+1=(k+1)×2k+1.
∴n=k+1时,结论成立.
由①②可知,对n∈N*,
f(2n)=n×2n.
∴.
要证明Un+1>Un,只需证明,
∵,
∴Un+1>Un.
解析
(1)解:令a=2,b=2n-1(n∈N*),
当n=1时,,
当n=2时,,
当n=3时,,
∴U1=2,U2=8,U3=24;
(2)由(1)猜测f(2n)=n×2n(n∈N*).
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,f(2)=1×2,结论成立;
②假设n=k时结论成立,即f(2k)=k×2k,
当n=k+1时,f(2k+1)=f(2×2k)=2f(2k)+2kf(2)=2×k×2k+2k×2=k×2k+1+2k+1=(k+1)×2k+1.
∴n=k+1时,结论成立.
由①②可知,对n∈N*,
f(2n)=n×2n.
∴.
要证明Un+1>Un,只需证明,
∵,
∴Un+1>Un.
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