- 数学归纳法
- 共1204题
对于不等式<n+1(n∈N*),某同学用数学归纳法的证明过程如下:
(1)当n=1时,<1+1,不等式成立.
(2)假设当n=k(k∈N*)时,不等式成立,即<k+1,则当n=k+1时,
=
<
=
=(k+1)+1,∴当n=k+1时,不等式成立.
则上述证法( )
正确答案
解析
解:在n=k+1时,没有应用n=k时的假设,
即从n=k到n=k+1的推理不正确.
故选D.
设函数f(x)=ln(1+x),g(x)=xf′(x)(x≥0),其中f′(x)是f(x)的导函数.
(1)若a≤1,求证:f(x)≥ag(x).
(2)若g1(x)=g(x),gn+1(x)=g(gn(x)),n∈N+,求g1(x),g2(x),g3(x)解析式,猜想gn(x)的解析式,并用数学归纳法证明.
正确答案
(1)证明:∵f(x)=ln(1+x),∴f′(x)=.(x≥0).
∴g(x)=.f(x)≥ag(x)即ln(1+x)≥
⇔(1+x)ln(1+x)-ax≥0.
令h(x)=(1+x)ln(1+x)-ax(x≥0).
h′(x)=ln(1+x)+1-a,
∵a≤1,∴1-a≥0,
又x≥0,ln(1+x)≥0,
∴h′(x)=ln(1+x)+1-a≥0,
∴h(x)在x≥0时单调递增,又h(0)=0,
∴h(x)≥0,即ln(1+x)≥,
∴f(x)≥ag(x).
(2)解:g1(x)=g(x)=,
∵gn+1(x)=g(gn(x)),n∈N+,
∴g2(x)=g(g1(x))==
=
.
g3(x)=g(g2(x))==
=
,
猜想:gn(x)=.
下面利用数学归纳法证明:
①当n=1时,g1(x)=g(x)=,成立.
②假设当n=k(k∈N*)时,gk(x)=.
则当n=k+1时,gk+1(x)=g(gk(x))==
=
,
因此当n=k+1时,gn(x)=也成立.
综上可得:∀n∈N*,gn(x)=成立.
解析
(1)证明:∵f(x)=ln(1+x),∴f′(x)=.(x≥0).
∴g(x)=.f(x)≥ag(x)即ln(1+x)≥
⇔(1+x)ln(1+x)-ax≥0.
令h(x)=(1+x)ln(1+x)-ax(x≥0).
h′(x)=ln(1+x)+1-a,
∵a≤1,∴1-a≥0,
又x≥0,ln(1+x)≥0,
∴h′(x)=ln(1+x)+1-a≥0,
∴h(x)在x≥0时单调递增,又h(0)=0,
∴h(x)≥0,即ln(1+x)≥,
∴f(x)≥ag(x).
(2)解:g1(x)=g(x)=,
∵gn+1(x)=g(gn(x)),n∈N+,
∴g2(x)=g(g1(x))==
=
.
g3(x)=g(g2(x))==
=
,
猜想:gn(x)=.
下面利用数学归纳法证明:
①当n=1时,g1(x)=g(x)=,成立.
②假设当n=k(k∈N*)时,gk(x)=.
则当n=k+1时,gk+1(x)=g(gk(x))==
=
,
因此当n=k+1时,gn(x)=也成立.
综上可得:∀n∈N*,gn(x)=成立.
设F(n)=a1-a2Cn1+a3Cn2-a4Cn3+…+(-1)nan+1Cnn(n≥2,n∈N*).
(1)若数列{an}的各项均为1,求证:F(n)=0;
(2)若对任意大于等于2的正整数n,都有F(n)=0恒成立,试证明数列{an}是等差数列.
正确答案
证明:(1)因数列{an}满足各项为1,即,
由,令x=-1,
则,即F(n)=0..…(3分)
(2)当n=2时,,即2a2=a1+a3,所以数列{an}的前3项成等差数列.
假设当n=k时,由,可得数列{an}的前k+1项成等差数列,…(5分)
因对任意大于等于2的正整数n,都有F(n)=0恒成立,所以F(k+1)=0成立,
所以,
两式相减得,,
因,
所以,
即,
由假设可知a2,a3,a4,…,ak+1,ak+2也成等差数列,从而数列{an}的前k+2项成等差数列.
综上所述,若F(n)=0对任意n≥3恒成立,则数列{an}是等差数列.…(10分)
解析
证明:(1)因数列{an}满足各项为1,即,
由,令x=-1,
则,即F(n)=0..…(3分)
(2)当n=2时,,即2a2=a1+a3,所以数列{an}的前3项成等差数列.
假设当n=k时,由,可得数列{an}的前k+1项成等差数列,…(5分)
因对任意大于等于2的正整数n,都有F(n)=0恒成立,所以F(k+1)=0成立,
所以,
两式相减得,,
因,
所以,
即,
由假设可知a2,a3,a4,…,ak+1,ak+2也成等差数列,从而数列{an}的前k+2项成等差数列.
综上所述,若F(n)=0对任意n≥3恒成立,则数列{an}是等差数列.…(10分)
大家知道,在数列{an}中,若an=n,则sn=,若an=n2,则
sn=,于是,猜想:若an=n3,则sn=13+23+33+…+n3=an4+bn3+cn2+dn.
问:(1)这种猜想,你认为正确吗?
(2)不管猜想是否正确,这个结论是通过什么推理方法得到的?
(3)如果结论正确,请用数学归纳法给予证明.
正确答案
解:(1)猜想正确;
(2)这是一种类比推理的方法;
(3)由类比可猜想,,n=1时,a+b+c+d=1;n=2时,16a+8b+4c+d=9;n=3时,81a+27b+9c+d=36
故解得,∴sn=13+23+33+…+n3=
n4+
n3+
n2用数学归纳法证明:
①n=1时,结论成立;
②假设n=k时,结论成立,即13+23+33+…+k3=k4+
k3+
k2=则n=k+1时,左边=13+23+33+…+k3+(k+1)3=
k4+
k3+
k2+(k+1)3=
=
=
=右边,结论成立
由①②可知,sn=13+23+33+…+n3=n4+
n3+
n2,成立
解析
解:(1)猜想正确;
(2)这是一种类比推理的方法;
(3)由类比可猜想,,n=1时,a+b+c+d=1;n=2时,16a+8b+4c+d=9;n=3时,81a+27b+9c+d=36
故解得,∴sn=13+23+33+…+n3=
n4+
n3+
n2用数学归纳法证明:
①n=1时,结论成立;
②假设n=k时,结论成立,即13+23+33+…+k3=k4+
k3+
k2=则n=k+1时,左边=13+23+33+…+k3+(k+1)3=
k4+
k3+
k2+(k+1)3=
=
=
=右边,结论成立
由①②可知,sn=13+23+33+…+n3=n4+
n3+
n2,成立
(2015秋•株洲校级期末)已知数列{an}的前n项和为Sn且满足Sn+an=2n.
(1)写出a1,a2,a3,并推测an的表达式;
(2)用数学归纳法证明所得的结论.
正确答案
解:(1)a1=,a2=
,a3=
,….
猜测an=2-.
(2)①由(1)已得当n=1时,命题成立;
②假设n=k时,命题成立,即ak=2-,
当n=k+1时,a1+a2+…+ak+ak+1+ak+1=2(k+1)+1,
且a1+a2+…+ak=2k+1-ak
∴2k+1-ak+2ak+1=2(k+1)+1=2k+3,
∴2ak+1=2+2-,ak+1=2-
,
即当n=k+1时,命题成立.(11分)
根据①②得n∈N+时,an=2-都成立.
解析
解:(1)a1=,a2=
,a3=
,….
猜测an=2-.
(2)①由(1)已得当n=1时,命题成立;
②假设n=k时,命题成立,即ak=2-,
当n=k+1时,a1+a2+…+ak+ak+1+ak+1=2(k+1)+1,
且a1+a2+…+ak=2k+1-ak
∴2k+1-ak+2ak+1=2(k+1)+1=2k+3,
∴2ak+1=2+2-,ak+1=2-
,
即当n=k+1时,命题成立.(11分)
根据①②得n∈N+时,an=2-都成立.
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