- 数学归纳法
- 共1204题
如果一个数列的各项都是实数,且从第二项起,每一项与它的前一项的平方差是同一个常数,则称该数列为等方差数列,这个常数叫这个数列的公方差.
(Ⅰ)若数列{an}既是等方差数列,又是等差数列,求证:该数列是常数列;
(Ⅱ)已知数列{an}是首项为2,公方差为2的等方差数列,数列{bn}的前n项和为Sn,且满足.若不等式
对∀n∈N*恒成立,求m的取值范围.
正确答案
解:(Ⅰ)依题
⇒(an+1-an)(an+1+an)=(an-an-1)(an+an-1)
又{an}为等差数列,设公差为d,
则
故{an}是常数列.(4分)
(Ⅱ)由{an}是首项为2,公方差为2的等方差数列.
即为首项为4,公差为2的等差数列,
(6分)
由得
①
②
(10分)
不等式即3•2n-(n+3)>m•2n-4n-4也即(m-3)•2n<3n+1,即
恒成立
由于n=1,2,3时,3n+1>2n;n=4时,3n+1<2n;
假设n=k(k≥4)时,3k+1<2k,
那么2k+1=2•2k>2(3k+1)=3(k+1)+1+(3k-2)>3(k+1)+1,
由归纳法原理知:n≥4时,3k+1<2k,
所以⇒m-3≤0,
故m的取值范围为m≤3(14分)
解析
解:(Ⅰ)依题
⇒(an+1-an)(an+1+an)=(an-an-1)(an+an-1)
又{an}为等差数列,设公差为d,
则
故{an}是常数列.(4分)
(Ⅱ)由{an}是首项为2,公方差为2的等方差数列.
即为首项为4,公差为2的等差数列,
(6分)
由得
①
②
(10分)
不等式即3•2n-(n+3)>m•2n-4n-4也即(m-3)•2n<3n+1,即
恒成立
由于n=1,2,3时,3n+1>2n;n=4时,3n+1<2n;
假设n=k(k≥4)时,3k+1<2k,
那么2k+1=2•2k>2(3k+1)=3(k+1)+1+(3k-2)>3(k+1)+1,
由归纳法原理知:n≥4时,3k+1<2k,
所以⇒m-3≤0,
故m的取值范围为m≤3(14分)
用数学归纳法证明(1+x)n>1+nx,这里x>-1且x≠0,n∈N*且n≥2.
正确答案
证明:(1)当n=2时,左边=1+2x+x2,右边=1+2x,
∵x2>0,∴左边>右边,原不等式成立;
(2)假设当n=k时,不等式成立,即(1+x)k>1+kx,
则当n=k+1时,∵x>-1,∴1+x>0,
在不等式(1+x)k>1+kx两边同乘以1+x得
(1+x)k•(1+x)>(1+kx)•(1+x)=1+(k+1)x+kx2>1+(k+1)x,
∴(1+x)k+1>1+(k+1)x.即当n=k+1时,不等式也成立.
综合(1)(2)可得对一切正整数n,不等式都成立.
解析
证明:(1)当n=2时,左边=1+2x+x2,右边=1+2x,
∵x2>0,∴左边>右边,原不等式成立;
(2)假设当n=k时,不等式成立,即(1+x)k>1+kx,
则当n=k+1时,∵x>-1,∴1+x>0,
在不等式(1+x)k>1+kx两边同乘以1+x得
(1+x)k•(1+x)>(1+kx)•(1+x)=1+(k+1)x+kx2>1+(k+1)x,
∴(1+x)k+1>1+(k+1)x.即当n=k+1时,不等式也成立.
综合(1)(2)可得对一切正整数n,不等式都成立.
已知f(n)=1++
+…+
.经计算得f(4)>2,f(8)>
,f(16)>3,f(32)>
.
(Ⅰ)由上面数据,试猜想出一个一般性结论;
(Ⅱ)用数学归纳法证明你的猜想.
正确答案
解:(Ⅰ)由题意知,,
.…
由此得到一般性结论:.(或者猜测
也行).
(Ⅱ)利用数学归纳法证明:
(1)当n=1时,,所以结论成立.
(2)假设n=k(k≥1,k∈N)时,结论成立,即,
那么,n=k+1时,,
.
所以当n=k+1时,结论也成立.
综上所述,上述结论对n≥1,n∈N都成立,所以猜想成立.
解析
解:(Ⅰ)由题意知,,
.…
由此得到一般性结论:.(或者猜测
也行).
(Ⅱ)利用数学归纳法证明:
(1)当n=1时,,所以结论成立.
(2)假设n=k(k≥1,k∈N)时,结论成立,即,
那么,n=k+1时,,
.
所以当n=k+1时,结论也成立.
综上所述,上述结论对n≥1,n∈N都成立,所以猜想成立.
在数列{an}中,a1=1,当n≥2时,an,Sn,Sn-成等比数列,
(1)求a2,a3,a4并归纳出an的表达式;
(2)用数学归纳法证明所得结论.
正确答案
解:(1)由已知当n≥2时,an,Sn,Sn-成等比数列,
得到,
∵a1=1,∴;
归纳n>1时,an=;所以
;
(2)证明:①当n=2时,成立;
②假设n=k时公式成立,即成立,
则n=k+1时,
∴-
;
∴;
∴n=k+1时,命题成立.
由①②可得an=对n>1的一切正整数都成立.
解析
解:(1)由已知当n≥2时,an,Sn,Sn-成等比数列,
得到,
∵a1=1,∴;
归纳n>1时,an=;所以
;
(2)证明:①当n=2时,成立;
②假设n=k时公式成立,即成立,
则n=k+1时,
∴-
;
∴;
∴n=k+1时,命题成立.
由①②可得an=对n>1的一切正整数都成立.
已知点Pn(an,bn)满足an+1=an•bn+1,bn+1=(n∈N*)且点P1的坐标为(1,-1).
(1)求过点P1,P2的直线l的方程;
(2)试用数学归纳法证明:对于n∈N*,点Pn都在(1)中的直线l上.
正确答案
解:(1)由P1的坐标为(1,-1)知
a1=1,b1=-1.
∴b2==
.
a2=a1•b2=.
∴点P2的坐标为(,
)
∴直线l的方程为2x+y=1.
(2)①当n=1时,
2a1+b1=2×1+(-1)=1成立.
②假设n=k(k∈N*,k≥1)时,2ak+bk=1成立,
则2ak+1+bk+1=2ak•bk+1+bk+1=(2ak+1)
==
=1,
∴当n=k+1时,命题也成立.
由①②知,对n∈N*,都有2an+bn=1,
即点Pn在直线l上.
解析
解:(1)由P1的坐标为(1,-1)知
a1=1,b1=-1.
∴b2==
.
a2=a1•b2=.
∴点P2的坐标为(,
)
∴直线l的方程为2x+y=1.
(2)①当n=1时,
2a1+b1=2×1+(-1)=1成立.
②假设n=k(k∈N*,k≥1)时,2ak+bk=1成立,
则2ak+1+bk+1=2ak•bk+1+bk+1=(2ak+1)
==
=1,
∴当n=k+1时,命题也成立.
由①②知,对n∈N*,都有2an+bn=1,
即点Pn在直线l上.
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