- 数学归纳法
- 共1204题
图(1)、(2)、(3)、(4)分别包含1个、5个、13个、25个第二十九届北京奥运会吉祥物“福娃迎迎”,按同样的方式构造图形,设第n个图形包含f(n)个“福娃迎迎”.
(1)求出f(5);
(2)利用合情推理的“归纳推理思想”归纳出f(n+1)与f(n)的关系式(不需写出证明过程);
(3)根据你得到的关系式求f(n)的表达式.
正确答案
解:(1)∵f(1)=1,f(2)=5,f(3)=13,f(4)=25,
∴f(5)=25+4×4=41.…(4分)
(2)∵f(2)-f(1)=4=4×1,f(3)-f(2)=8=4×2,
f(4)-f(3)=12=4×3,f(5)-f(4)=16=4×4,
由上式规律得出f(n+1)-f(n)=4n.…(10分)
(3)∵f(2)-f(1)=4×1,f(3)-f(2)=4×2,f(4)-f(3)=4×3,f(n-1)-f(n-2)=4•(n-2),f(n)-f(n-1)=4•(n-1),
∴f(n)-f(1)=4[1+2++(n-2)+(n-1)]=2(n-1)•n,…(14分)
∴f(n)=2n2-2n+1(n≥2),
∵f(1)=1也满足上式,∴f(n)=2n2-2n+1. …(16分)
解析
解:(1)∵f(1)=1,f(2)=5,f(3)=13,f(4)=25,
∴f(5)=25+4×4=41.…(4分)
(2)∵f(2)-f(1)=4=4×1,f(3)-f(2)=8=4×2,
f(4)-f(3)=12=4×3,f(5)-f(4)=16=4×4,
由上式规律得出f(n+1)-f(n)=4n.…(10分)
(3)∵f(2)-f(1)=4×1,f(3)-f(2)=4×2,f(4)-f(3)=4×3,f(n-1)-f(n-2)=4•(n-2),f(n)-f(n-1)=4•(n-1),
∴f(n)-f(1)=4[1+2++(n-2)+(n-1)]=2(n-1)•n,…(14分)
∴f(n)=2n2-2n+1(n≥2),
∵f(1)=1也满足上式,∴f(n)=2n2-2n+1. …(16分)
设数列{an}的前n项和为Sn,对一切n∈N*,点都在函数
的图象上.
(Ⅰ)求a1,a2,a3的值,猜想an的表达式,并证明;
(Ⅱ)将数列{an}依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(a1),(a2,a3),(a4,a5,a6),(a7,a8,a9,a10);(a11),(a12,a13),(a14,a15,a16),(a17,a18,a19,a20);(a21),…,分别计算各个括号内各数之和,设由这些和按原来括号的前后顺序构成的数列为{bn},求b5+b100的值;(直接写出结果)
正确答案
解:(Ⅰ)因为点在函数
的图象上,所以
,所以
.
令n=1,得,所以a1=2;
令n=2,得,所以a2=4;
令n=3,得,所以a3=6.
由此猜想:an=2n.(3分)
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,由上面的求解知,猜想成立.
②假设n=k(k≥1)时猜想成立,即ak=2k成立,
则当n=k+1时,注意到(n∈N*),
故,
.
两式相减,得,所以ak+1=4k+2-ak.
由归纳假设得,ak=2k,
故ak+1=4k+2-ak=4k+2-2k=2(k+1).
这说明n=k+1时,猜想也成立.
由①②知,对一切n∈N*,an=2n成立. (8分)
(Ⅱ)因为an=2n(n∈N*),所以数列{an}依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(2),(4,6),(8,10,12),(14,16,18,20);(22),(24,26),(28,30,32),(34,36,38,40);(42),….每一次循环记为一组.由于每一个循环含有4个括号,故 b100是第25组中第4个括号内各数之和.由分组规律知,由各组第4个括号中所有第1个数组成的数列是等差数列,且公差为20.同理,由各组第4个括号中所有第2个数、所有第3个数、所有第4个数分别组成的数列也都是等差数列,且公差均为20.故各组第4个括号中各数之和构成等差数列,且公差为80.注意到第一组中第4个括号内各数之和是68,
所以 b100=68+24×80=1988.又b5=22,所以b5+b100=2010. (12分)
解析
解:(Ⅰ)因为点在函数
的图象上,所以
,所以
.
令n=1,得,所以a1=2;
令n=2,得,所以a2=4;
令n=3,得,所以a3=6.
由此猜想:an=2n.(3分)
用数学归纳法证明如下:
①当n=1时,由上面的求解知,猜想成立.
②假设n=k(k≥1)时猜想成立,即ak=2k成立,
则当n=k+1时,注意到(n∈N*),
故,
.
两式相减,得,所以ak+1=4k+2-ak.
由归纳假设得,ak=2k,
故ak+1=4k+2-ak=4k+2-2k=2(k+1).
这说明n=k+1时,猜想也成立.
由①②知,对一切n∈N*,an=2n成立. (8分)
(Ⅱ)因为an=2n(n∈N*),所以数列{an}依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(2),(4,6),(8,10,12),(14,16,18,20);(22),(24,26),(28,30,32),(34,36,38,40);(42),….每一次循环记为一组.由于每一个循环含有4个括号,故 b100是第25组中第4个括号内各数之和.由分组规律知,由各组第4个括号中所有第1个数组成的数列是等差数列,且公差为20.同理,由各组第4个括号中所有第2个数、所有第3个数、所有第4个数分别组成的数列也都是等差数列,且公差均为20.故各组第4个括号中各数之和构成等差数列,且公差为80.注意到第一组中第4个括号内各数之和是68,
所以 b100=68+24×80=1988.又b5=22,所以b5+b100=2010. (12分)
试证数列49.4489.444889,…,的每一项都是完全平方数.
正确答案
解:设该数列为{an},
=10n-1,
=
.
∴an==9+
0+
=9+
+
(102n-10n)=
,
∴数列的每一项都是完全平方数.
解析
解:设该数列为{an},
=10n-1,
=
.
∴an==9+
0+
=9+
+
(102n-10n)=
,
∴数列的每一项都是完全平方数.
用数学归纳法证明恒等式+
+…+
=1-
+
-
+…+
-
,则从n=k到n=k+1时,左边要增加的表达式为______.
正确答案
-
解析
解:n=k时,左边=+
+…+
,n=k+1时,左边=
+…+
+
+
,
∴从n=k到n=k+1时,左边要增加的表达式为+
-
=
-
,
故答案为:-
.
数列{an}满足a1=3,,
(1)计算a2,a3,a4,并由此猜想通项公式an;
(2)用数学归纳法证明(1)的猜想.
正确答案
解:(1)∵a1=3=,an+1=4-
,
∴a2=4-=4-
=
;
a3=4-=4(1-
)=
,
a4=4(1-)=4(1-
)=
.
由此猜想通项公式an=;
(2)下面用数学归纳法证明an=.
证明:1°当n=1时,a1==3,等式成立;
2°假设n=k时,ak=,
则n=k+1时,
ak+1=4-
=4(1-)
=4(1-)
=4×
=
=,即n=k+1时等式也成立.
综合1°,2°知,对任意正整数n,an=.
解析
解:(1)∵a1=3=,an+1=4-
,
∴a2=4-=4-
=
;
a3=4-=4(1-
)=
,
a4=4(1-)=4(1-
)=
.
由此猜想通项公式an=;
(2)下面用数学归纳法证明an=.
证明:1°当n=1时,a1==3,等式成立;
2°假设n=k时,ak=,
则n=k+1时,
ak+1=4-
=4(1-)
=4(1-)
=4×
=
=,即n=k+1时等式也成立.
综合1°,2°知,对任意正整数n,an=.
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