- 数学归纳法
- 共1204题
用数学归纳法证明an+1+(a+1)2n-1能被a2+a+1整除(n∈N*).
正确答案
解:(1)当n=1时,a2+(a+1)=a2+a+1可被a2+a+1整除
(2)假设n=k(k∈N*)时,ak+1+(a+1)2k-1能被a2+a+1整除,则当n=k+1时,
ak+2+(a+1)2k+1=a•ak+1+(a+1)2(a+1)2k-1
=a[ak+1+(a+1)2k-1]+(a2+a+1)(a+1)2k-1,
由假设可知a[ak+1+(a+1)2k-1]能被(a2+a+1)整除,
(a2+a+1)(a+1)2k-1也能被(a2+a+1)整除
∴ak+2+(a+1)2k+1能被(a2+a+1)整除,即n=k+1时命题也成立,
∴对任意n∈N*原命题成立.
解析
解:(1)当n=1时,a2+(a+1)=a2+a+1可被a2+a+1整除
(2)假设n=k(k∈N*)时,ak+1+(a+1)2k-1能被a2+a+1整除,则当n=k+1时,
ak+2+(a+1)2k+1=a•ak+1+(a+1)2(a+1)2k-1
=a[ak+1+(a+1)2k-1]+(a2+a+1)(a+1)2k-1,
由假设可知a[ak+1+(a+1)2k-1]能被(a2+a+1)整除,
(a2+a+1)(a+1)2k-1也能被(a2+a+1)整除
∴ak+2+(a+1)2k+1能被(a2+a+1)整除,即n=k+1时命题也成立,
∴对任意n∈N*原命题成立.
,x1=1,xn=f(xn-1)(n∈N且n≥2),
(1)计算x2,x3,x4的值;
(2)并猜想xn(n∈N+)的值;
(3)用数学归纳法证明你的结论.
正确答案
解:(1)∵,x1=1,xn=f(xn-1),
∴x2=,x3=
,x4=
;
(2)猜想xn=(n∈N+) (*)
(3)①当n=1时,x1=1=,(*)成立;
②假设n=k时(*)成立,即xk=
当n=k+1时,xk+1=f(xk)=
即当n=k+1时,(*)成立
根据①和②,可知对任何n∈N+(*)都成立.
解析
解:(1)∵,x1=1,xn=f(xn-1),
∴x2=,x3=
,x4=
;
(2)猜想xn=(n∈N+) (*)
(3)①当n=1时,x1=1=,(*)成立;
②假设n=k时(*)成立,即xk=
当n=k+1时,xk+1=f(xk)=
即当n=k+1时,(*)成立
根据①和②,可知对任何n∈N+(*)都成立.
已知函数f(x)=ax--2lnx的图象在x=1处的切线的斜率为0.
(1)求a的值;
(2)若a1=4,an+1=f′()-n2+1(n∈N*),求证:an≥2n+2.
正确答案
(1)解:函数f(x)=ax--2lnx的导数为f′(x)=a+
-
,
则在x=1处的切线的斜率为2a-2=0,
解得a=1;
(2)证明:f(x)=x--2lnx,
所以f′(x)=1-+
=(
-1)2,
于是an+1=f′()-n2+1=(an-n)2-n2+1
=an2-2nan+1.
用数学归纳法证明如下:
当n=1时,a1=4=2×1+2,
当n=2时,a2=9>2×2+2,成立;
假设当n=k(k≥2且k∈N*)时,不等式ak>2k+2成立,即ak-2k>2成立,
则当n=k+1时,ak+1=ak(ak-2k)+1>(2k+2)×2+1=4k+5>2(k+1)+2,
所以当n=k+1,不等式也成立,
综上得对所有n∈N*时,都有an≥2n+2.
解析
(1)解:函数f(x)=ax--2lnx的导数为f′(x)=a+
-
,
则在x=1处的切线的斜率为2a-2=0,
解得a=1;
(2)证明:f(x)=x--2lnx,
所以f′(x)=1-+
=(
-1)2,
于是an+1=f′()-n2+1=(an-n)2-n2+1
=an2-2nan+1.
用数学归纳法证明如下:
当n=1时,a1=4=2×1+2,
当n=2时,a2=9>2×2+2,成立;
假设当n=k(k≥2且k∈N*)时,不等式ak>2k+2成立,即ak-2k>2成立,
则当n=k+1时,ak+1=ak(ak-2k)+1>(2k+2)×2+1=4k+5>2(k+1)+2,
所以当n=k+1,不等式也成立,
综上得对所有n∈N*时,都有an≥2n+2.
对于数列{xn},从中选取若干项,不改变它们在原来数列中的先后次序,得到的数列称为是原来数列的一个子数列.某同学在学习了这一个概念之后,打算研究首项为正整数a,公比为正整数q(q>0)的无穷等比数列{an}的子数列问题.为此,他任取了其中三项ak,am,an(k<m<n).
(1)若ak,am,an(k<m<n)成等比数列,求k,m,n之间满足的等量关系;
(2)他猜想:“在上述数列{an}中存在一个子数列{bn}是等差数列”,为此,他研究了ak+an与2am的大小关系,请你根据该同学的研究结果来判断上述猜想是否正确;
(3)他又想:在首项为正整数a,公差为正整数d的无穷等差数列中是否存在成等比数列的子数列?请你就此问题写出一个正确命题,并加以证明.
正确答案
解:(1)由已知可得:ak=aqk-1,am=aqm-1,an=aqn-1,…(1分)
则=ak•an,即有(aqm-1)2=(aqk-1)(aqn-1),….(3分)
2(m-1)=(k-1)+(n-1),化简可得.2m=k+n.…..(4分)
(2)ak+an=aqk-1+aqn-1,又2am=2aqm-1,
故 (ak+an)-2am=aqk-1+aqn-1-2aqm-1=aqk-1(1+qn-k-2qm-k),…..(6分)
由于k,m,n是正整数,且n>m,则n≥m+1,n-k≥m-k+1,
又q是满足q>1的正整数,则q≥2,
1+qn-k-2qm-k≥1+qm-k+1-2qm-k=1+q•qm-k-2qm-k≥1+2qm-k-2qm-k=1>0,
所以,ak+an>2am,从而上述猜想不成立.…..(10分)
(3)命题:对于首项为正整数a,公差为正整数d的无穷等差数列{an},总可以找到一个无穷子数列{bn},使得{bn}是一个等比数列.…(13分)
此命题是真命题,下面我们给出证明.
证法一:只要证明对任意正整数n,bn=a(1+d)n,n≥1都在数列{an}中.因为bn=a(1+d)n=a(1+d+
d2+…+
dn)=a(Md+1),
这里M=+
d+…+
dn-1为正整数,所以a(Md+1)=a+aMd是{an}中的第aM+1项,证毕.…..(18分)
证法二:首项为a,公差为d( a,d∈N*)的等差数列为a,a+d,a+2d,…,考虑数列{an}中的项:
a+ad,a+(2a+ad)d,a+(3a+3ad+d2)d,…
依次取数列{bn}中项b1=a+ad=a(1+d),b2=a+(2a+ad)d=a(1+d)2,b3=a+(3a+3ad+d2)d=a(1+d)3,则由a<2a+ad<3a+3ad+d2,可知=
,
并由数学归纳法可知,数列bn=a(1+d)n,n≥1为列{an}的无穷等比子数列…(18分)
解析
解:(1)由已知可得:ak=aqk-1,am=aqm-1,an=aqn-1,…(1分)
则=ak•an,即有(aqm-1)2=(aqk-1)(aqn-1),….(3分)
2(m-1)=(k-1)+(n-1),化简可得.2m=k+n.…..(4分)
(2)ak+an=aqk-1+aqn-1,又2am=2aqm-1,
故 (ak+an)-2am=aqk-1+aqn-1-2aqm-1=aqk-1(1+qn-k-2qm-k),…..(6分)
由于k,m,n是正整数,且n>m,则n≥m+1,n-k≥m-k+1,
又q是满足q>1的正整数,则q≥2,
1+qn-k-2qm-k≥1+qm-k+1-2qm-k=1+q•qm-k-2qm-k≥1+2qm-k-2qm-k=1>0,
所以,ak+an>2am,从而上述猜想不成立.…..(10分)
(3)命题:对于首项为正整数a,公差为正整数d的无穷等差数列{an},总可以找到一个无穷子数列{bn},使得{bn}是一个等比数列.…(13分)
此命题是真命题,下面我们给出证明.
证法一:只要证明对任意正整数n,bn=a(1+d)n,n≥1都在数列{an}中.因为bn=a(1+d)n=a(1+d+
d2+…+
dn)=a(Md+1),
这里M=+
d+…+
dn-1为正整数,所以a(Md+1)=a+aMd是{an}中的第aM+1项,证毕.…..(18分)
证法二:首项为a,公差为d( a,d∈N*)的等差数列为a,a+d,a+2d,…,考虑数列{an}中的项:
a+ad,a+(2a+ad)d,a+(3a+3ad+d2)d,…
依次取数列{bn}中项b1=a+ad=a(1+d),b2=a+(2a+ad)d=a(1+d)2,b3=a+(3a+3ad+d2)d=a(1+d)3,则由a<2a+ad<3a+3ad+d2,可知=
,
并由数学归纳法可知,数列bn=a(1+d)n,n≥1为列{an}的无穷等比子数列…(18分)
已知正项数列{an}中,Sn是其前n项的和,且,n∈N+.
(Ⅰ)计算出a1,a2,a3,然后猜想数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)用数学归纳法证明你的猜想.
正确答案
解:(I)由于⇔
当n=1时,,可得a1=1,
当n=2时,,可得
(an>0),
当n=3时,,可得
(an>0),
猜想:(n∈N+)
(II)证明:(1)当n=1时,已证.
(2)假设n=k(k≥1)时,成立,则当n=k+1时,
,
即,
∴.
由(1)(2)可知对n∈N+,成立.
解析
解:(I)由于⇔
当n=1时,,可得a1=1,
当n=2时,,可得
(an>0),
当n=3时,,可得
(an>0),
猜想:(n∈N+)
(II)证明:(1)当n=1时,已证.
(2)假设n=k(k≥1)时,成立,则当n=k+1时,
,
即,
∴.
由(1)(2)可知对n∈N+,成立.
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