1.數(shù)學(xué)歸納法在證明與正整數(shù)n有關(guān)的等式、不等式、整除問題及數(shù)列問題中有廣泛的應(yīng)用.
2.在證明n=k+1時(shí)的命題中,怎樣變形使之出現(xiàn)n=k時(shí)的命題的形式是解決問題的關(guān)鍵,要找清n=k+1時(shí)式子結(jié)構(gòu)或幾何量的改變.知識梳理
1.某些與正整數(shù)n有關(guān)
2.(1)驗(yàn)證:n=1時(shí),命題成立 (2)當(dāng)n=k+1時(shí),命題成立 一切正整數(shù)n
作業(yè)設(shè)計(jì)
1.C [當(dāng)n=1時(shí),an+1=a2.
等號左邊的項(xiàng)是1+a+a2.]
2.C [當(dāng)n取1、2、3、4時(shí)2n>n2+1不成立,當(dāng)n=5時(shí),25=32>52+1=26,第一個(gè)能使2n>n2+1的n值為5.]
3.C [觀察f(n)的表達(dá)式可知,右端分母是連續(xù)的正整數(shù),f(2k)=1++…+,
而f(2k+1)=1++…++++…+.
因此f(2k+1)比f(2k)多了2k項(xiàng).]
4.B [當(dāng)n=k時(shí)左端為(k+1)(k+2)·…·(k+k),當(dāng)n=k+1時(shí),左端為(k+2)(k+3)…(k+1+k-1)·(k+1+k)(k+1+k+1),即(k+2)(k+3)…(k+k)·(2k+1)(2k+2).
觀察比較它們的變化知增乘了=2(2k+1).]
5.B [因n為正奇數(shù),所以否定C、D項(xiàng);當(dāng)k=1時(shí),2k-1=1,2k+1=3,故選B.]
6.C [當(dāng)n=k時(shí),左邊=++…+.
當(dāng)n=k+1時(shí),左邊=++…+=++…++.]
7.(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)2
8.沒有用到歸納假設(shè),不是數(shù)學(xué)歸納法
9.Sn=
解析 S1=1,S2=,S3==,S4=,猜想Sn=.
10.證明 當(dāng)n=1時(shí),21+2=4>n2=1,
當(dāng)n=2時(shí),22+2=6>n2=4,
當(dāng)n=3時(shí),23+2=10>n2=9,
當(dāng)n=4時(shí),24+2=18>n2=16,
由此可以猜想,
2n+2>n2 (nN+)成立.
下面用數(shù)學(xué)歸納法證明:
當(dāng)n=1時(shí),左邊=21+2=4,右邊=1,
所以左邊>右邊,所以原不等式成立.
當(dāng)n=2時(shí),左邊=22+2=6,
右邊=22=4,所以左邊>右邊;
當(dāng)n=3時(shí),左邊=23+2=10,右邊=32=9,
所以左邊>右邊.
假設(shè)n=k時(shí)(k≥3且kN+)時(shí),不等式成立,
即2k+2>k2,那么n=k+1時(shí),
2k+1+2=2·2k+2=2(2k+2)-2>2k2-2.
要證當(dāng)n=k+1時(shí)結(jié)論成立,
只需證2k2-2≥(k+1)2,
即證k2-2k-3≥0,
即證(k+1)(k-3)≥0.
又k+1>0,k-3≥0,
(k+1)(k-3)≥0.
所以當(dāng)n=k+1時(shí),結(jié)論成立.
由可知,nN+,2n+2>n2.
11.解 (1)a2===,a3===.
(2)猜想an=,下面用數(shù)學(xué)歸納法證明此結(jié)論正確.
證明:當(dāng)n=1時(shí),結(jié)論顯然成立.
假設(shè)當(dāng)n=k(kN+)時(shí),結(jié)論成立,即ak=,
那么ak+1====.
也就是說,當(dāng)n=k+1時(shí)結(jié)論成立.
根據(jù)可知,結(jié)論對任意正整數(shù)n都成立,
即an=.
12.解 f(1)=36,f(2)=108=3×36,f(3)=360=10×36,
f(1),f(2),f(3)能被36整除,猜想f(n)能被36整除.
證明:n=1,2時(shí),由上得證,假設(shè)n=k(kN+,k≥2)時(shí),f(k)=(2k+7)·3k+9能被36整除,
則n=k+1時(shí),
f(k+1)-f(k)=(2k+9)·3k+1-(2k+7)·3k
=(6k+27)·3k-(2k+7)·3k
=(4k+20)·3k=36(k+5)·3k-2(k≥2).
f(k+1)能被36整除.
因此,對任意nN+,f(n)都能被36整除.
又f(1)不能被大于36的數(shù)整除,
所求最大的m值等于36.
13.(1)解 由題意:Sn=bn+r,
當(dāng)n≥2時(shí),Sn-1=bn-1+r.
所以an=Sn-Sn-1=bn-1(b-1),
由于b>0且b≠1,
所以n≥2時(shí),{an}是以b為公比的等比數(shù)列.
又a1=b+r,a2=b(b-1),
=b,即=b,解得r=-1.
(2)證明 當(dāng)b=2時(shí),由(1)知an=2n-1,
因此bn=2n(n∈N+),
所證不等式為··…·>.
當(dāng)n=1時(shí),左式=,右式=.
左式>右式,所以結(jié)論成立,
假設(shè)n=k(kN+)時(shí)結(jié)論成立,
即··…·>,
則當(dāng)n=k+1時(shí),
··…·>·=.
要證當(dāng)n=k+1時(shí)結(jié)論成立,
只需證≥,
即證≥,
由基本不等式=≥成立,
故≥成立,
所以當(dāng)n=k+1時(shí),結(jié)論成立.
由可知,nN+時(shí),不等式··…·>成立.