- 数学归纳法
- 共1204题
已知函数y=f(n)(n∈N*)设f(1)=2且任意的n1,n2∈N*,有n1,n2∈N*,f(n1+n2)=f(n1)•f(n2)
(1)求f(2)、f(3)、f(4)的值;
(2)试猜想f(n)的解析式,并用数学归纳法给出证明.
正确答案
解:(1)f(1)=2,f(n1+n2)=f(n1)•f(n2)
∴f(2)=f(1+1)=f(1)•f(1)=22=4、
f(3)=f(2+1)=f(2)•f(1)=22•2=8、
f(4)=f(3+1)=f(3)•f(1)=23•2=16;
(2)猜想f(n)=2n,n∈N*
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,f(1)=21=2∴猜想正确;…(7分)
②假设当n=k(k≥1)时猜想正确,即f(k)=2k,k∈N*
那么当n=k+1时,f(k+1)=f(k)f(1)=2k•2=2k+1
所以,当n=k+1时,猜想正确
由①②知,对n∈N*,f(n)=2n,正确.…(13分)
解析
解:(1)f(1)=2,f(n1+n2)=f(n1)•f(n2)
∴f(2)=f(1+1)=f(1)•f(1)=22=4、
f(3)=f(2+1)=f(2)•f(1)=22•2=8、
f(4)=f(3+1)=f(3)•f(1)=23•2=16;
(2)猜想f(n)=2n,n∈N*
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,f(1)=21=2∴猜想正确;…(7分)
②假设当n=k(k≥1)时猜想正确,即f(k)=2k,k∈N*
那么当n=k+1时,f(k+1)=f(k)f(1)=2k•2=2k+1
所以,当n=k+1时,猜想正确
由①②知,对n∈N*,f(n)=2n,正确.…(13分)
(2015秋•琼海校级月考)是否存在常数a、b、c使等式12+22+32+…n2+(n-1)2+…22+12=an(bn2+c)对于一切n∈N*都成立,若存在,求出a、b、c并证明;若不存在,试说明理由.
正确答案
解:假设存在a、b、c使12+22+32+…n2+(n-1)2+…21+12=an(bn2+c)对于一切n∈N*都成立.
当n=1时,a(b+c)=1;当n=2时,2a(4b+c)=6;当n=3时,3a(9b+c)=19.
解方程组,解得
.
证明如下:
①当n=1时,由以上知存在常数a、b、c使等式成立.
②假设n=k(k∈N*)时等式成立,
即12+22+32+…k2+(k-1)2+…22+12=ak(bk2+c)=;
当n=k+1时,12+22+32+…(k+1)2+k2+…22+12=ak(bk2+c)=+(k+1)2+k2=
;
即n=k+1时,等式成立.
因此存在,使等式对一切n∈N*都成立.
解析
解:假设存在a、b、c使12+22+32+…n2+(n-1)2+…21+12=an(bn2+c)对于一切n∈N*都成立.
当n=1时,a(b+c)=1;当n=2时,2a(4b+c)=6;当n=3时,3a(9b+c)=19.
解方程组,解得
.
证明如下:
①当n=1时,由以上知存在常数a、b、c使等式成立.
②假设n=k(k∈N*)时等式成立,
即12+22+32+…k2+(k-1)2+…22+12=ak(bk2+c)=;
当n=k+1时,12+22+32+…(k+1)2+k2+…22+12=ak(bk2+c)=+(k+1)2+k2=
;
即n=k+1时,等式成立.
因此存在,使等式对一切n∈N*都成立.
在不等式理论的研究和证明中,平均值不等式占有重要的位置,平均值不等式的证明方法多样、技巧性高.下面介绍的就是其证明方法之一:
先证明引理:如果n个正数x1、x2…xn的乘积x1x2…xn=1,那么它们的和x1+x2+…+xn≥n.
再利用引理,证明平均值不等式;对于n个正数a1、a2…an,它们的算术平均值不小于它们的几何平均值,即
≥
(1)请你用数学归纳法证明引理;
(2)请你利用引理,通过变量代换,证明n个正数的平均值不等式.
正确答案
(1)证明:利用数学归纳法.
(i)当n=1时,x1=1≥1,结论成立.
(ii)假设当n≤k,k∈N*时,结论成立,即k个正数x1、x2,…,xk的乘积x1x2…xk=1,那么它们的和x1+x2+…+xk≥k.
当n=k+1时,k+1个正数x1、x2,…,xk,xk+1的乘积x1x2…xk•xk+1=1,
显然存在xi≥1,xj≤1(i,j∈{1,2,3,…,k+1}),不妨设i=1,j=2.则(x1x2)•x3•…•xk+1=1,
由归纳假设可得:x1x2+x3+…+xk+1≥k,∵x1≥1,x2≤1,∴(x1-1)(x2-1)≤0,∴x1x2+1≤x1+x2,
∴x1+x2+…+xk+xk+1≥x1x2+1+x3+…+xk+1≥k+1.
综上可知:对于∀n∈N*,命题成立.
(2)证明:令x1=>0,…,xn=
>0,
∴x1x2•…•xn=1.
由引理可得:x1+x2+…+xn≥n,∴≥n,即
≥
.
解析
(1)证明:利用数学归纳法.
(i)当n=1时,x1=1≥1,结论成立.
(ii)假设当n≤k,k∈N*时,结论成立,即k个正数x1、x2,…,xk的乘积x1x2…xk=1,那么它们的和x1+x2+…+xk≥k.
当n=k+1时,k+1个正数x1、x2,…,xk,xk+1的乘积x1x2…xk•xk+1=1,
显然存在xi≥1,xj≤1(i,j∈{1,2,3,…,k+1}),不妨设i=1,j=2.则(x1x2)•x3•…•xk+1=1,
由归纳假设可得:x1x2+x3+…+xk+1≥k,∵x1≥1,x2≤1,∴(x1-1)(x2-1)≤0,∴x1x2+1≤x1+x2,
∴x1+x2+…+xk+xk+1≥x1x2+1+x3+…+xk+1≥k+1.
综上可知:对于∀n∈N*,命题成立.
(2)证明:令x1=>0,…,xn=
>0,
∴x1x2•…•xn=1.
由引理可得:x1+x2+…+xn≥n,∴≥n,即
≥
.
用数学归纳法证明:“+
+…+
≥1( n∈N+)”时,在验证初始值不等式成立时,左边的式子应是“______”.
正确答案
+
+
解析
解:n=1时,左边的式子是+
+
.
故答案为:+
+
.
已知数列,
,
,
,…
,计算S1,S2,S3,由此推测Sn的计算公式,并用数学归纳法证明.
正确答案
解:S1=,S2=
,S3=
,猜想:Sn=
.
下面用数学归纳法加以证明:①n=1时,成立;
②假设n=k时,猜想成立,即Sk=,
则n=k+1时,Sk+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:S1=,S2=
,S3=
,猜想:Sn=
.
下面用数学归纳法加以证明:①n=1时,成立;
②假设n=k时,猜想成立,即Sk=,
则n=k+1时,Sk+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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