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2.3第2課時(shí)數(shù)學(xué)歸納法的應(yīng)用eq\a\vs4\al\co1(雙基達(dá)標(biāo)限時(shí)20分鐘)1.用數(shù)學(xué)歸納法證明eq\f(an+bn,2)≥eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))n(a,b是非負(fù)實(shí)數(shù),n∈N+)時(shí),假設(shè)n=k命題成立之后,證明n=k+1命題也成立的關(guān)鍵是__________________.解析要想辦法出現(xiàn)ak+1+bk+1,兩邊同乘以eq\f(a+b,2),右邊也出現(xiàn)了要證的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a+b,2)))k+1.答案兩邊同乘以eq\f(a+b,2)2.?dāng)?shù)列{an}中,已知a1=2,an+1=eq\f(an,3an+1)(n∈N*),依次計(jì)算出a2,a3,a4后,歸納、猜測(cè)得出an的表達(dá)式為_(kāi)_______.解析a1=2,a2=eq\f(2,7),a3=eq\f(2,13),a4=eq\f(2,19),猜測(cè)an=eq\f(2,6n-5).答案an=eq\f(2,6n-5)3.已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,且a1=1,Sn=n2an(n∈N*).依次計(jì)算出S1,S2,S3,S4后,可猜想Sn的表達(dá)式為_(kāi)___________.解析S1=1,S2=eq\f(4,3),S3=eq\f(3,2)=eq\f(6,4),S4=eq\f(8,5),猜想Sn=eq\f(2n,n+1).答案Sn=eq\f(2n,n+1)4.若f(n)=12+22+32+…+(2n)2,則f(k+1)與f(k)的遞推關(guān)系式是________.解析∵f(k)=12+22+…+(2k)2,∴f(k+1)=12+22+…+(2k)2+(2k+1)2+(2k+2)2,∴f(k+1)=f(k)+(2k+1)2+(2k+2)2.答案f(k+1)=f(k)+(2k+1)2+(2k+2)25.已知1+2×3+3×32+4×33+…+n×3n-1=3n(na-b)+c對(duì)一切n∈N*都成立,則a、b、c的值為_(kāi)_______.解析∵等式對(duì)一切n∈N*均成立,∴n=1,2,3時(shí)等式成立,即:eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1=3a-b+c,,1+2×3=322a-b+c,,1+2×3+3×32=333a-b+c,))整理得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(3a-3b+c=1,,18a-9b+c=7,,81a-27b+c=34,))解得a=eq\f(1,2),b=c=eq\f(1,4).答案a=eq\f(1,2),b=c=eq\f(1,4)6.已知n∈N*,n>2時(shí),求證:1+eq\f(1,\r(2))+eq\f(1,\r(3))+…+eq\f(1,\r(n))>eq\r(n+1).證明(1)當(dāng)n=3時(shí),左邊=1+eq\f(1,\r(2))+eq\f(1,\r(3)),右邊=eq\r(3+1)=2,左邊>右邊,不等式成立.(2)假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*,k>2)時(shí),不等式成立,即1+eq\f(1,\r(2))+eq\f(1,\r(3))+…+eq\f(1,\r(k))>eq\r(k+1).當(dāng)n=k+1時(shí),1+eq\f(1,\r(2))+eq\f(1,\r(3))+…+eq\f(1,\r(k))+eq\f(1,\r(k+1))>eq\r(k+1)+eq\f(1,\r(k+1))=eq\f(k+1+1,\r(k+1))=eq\f(k+2,\r(k+1)).∵eq\f(k+2,\r(k+1))>eq\f(k+2,\r(k+2))=eq\r(k+2)=eq\r(k+1+1),∴1+eq\f(1,\r(2))+eq\f(1,\r(3))+…+eq\f(1,\r(k))+eq\f(1,\r(k+1))>eq\r(k+1+1),∴當(dāng)n=k+1時(shí),不等式也成立.由(1),(2)知對(duì)這一切n∈N*,n>2,不等式成立.eq\a\vs4\al\co1(綜合提高限時(shí)25分鐘)7.在數(shù)列{an}中,a1=eq\f(1,3),且Sn=n(2n-1)an,通過(guò)求a2,a3,a4,猜想an的表達(dá)式為_(kāi)___________________.解析由a1=eq\f(1,3),Sn=n(2n-1)an,得S2=2(2×2-1)a2,即a1+a2=6a2,∴a2=eq\f(1,15)=eq\f(1,3×5),S3=3(2×3-1)a3,即eq\f(1,3)+eq\f(1,15)+a3=15a3.∴a3=eq\f(1,35)=eq\f(1,5×7),同理,a4=eq\f(1,7×9).所以猜想an=eq\f(1,2n-12n+1).答案an=eq\f(1,2n-12n+1)8.用數(shù)學(xué)歸納法證明1+2+3+…+n2=eq\f(n4+n2,2)時(shí),當(dāng)n=k+1時(shí)左端在n=k時(shí)的左端加上________.解析n=k時(shí)左端為1+2+3+…+k2,n=k+1時(shí)左端為1+2+3+…+k2+(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)2.答案(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)29.用數(shù)學(xué)歸納法證明“1+eq\f(1,2)+eq\f(1,3)+……+eq\f(1,2n-1)<n(n∈N*,n>1)”時(shí),由n=k(k>1)不等式成立,推證n=k+1時(shí),左邊應(yīng)增加的項(xiàng)數(shù)是________.解析增加的項(xiàng)數(shù)為(2k+1-1)-(2k-1)=2k+1-2k=2k.答案2k10.124357681012911131517…………某同學(xué)做了一個(gè)如上圖所示的等腰直角三角形形狀的數(shù)表,且把奇數(shù)和偶數(shù)分別依次排在了數(shù)表的奇數(shù)行和偶數(shù)行,若用a(i,j)表示第i行從左數(shù)第j個(gè)數(shù),如a(4,3)=10,則a(21,6)=________.解析觀察數(shù)表可知,數(shù)表中的第21行為奇數(shù)行,如果刪去偶數(shù)行,原數(shù)表中的第21行為奇數(shù)行數(shù)表中的第11行.新數(shù)表中第10行最后一個(gè)數(shù)為2(1+3+5+…+19)-1=2·eq\f(101+19,2)-1=199.所以第21行的第6個(gè)數(shù)為199+2×6=211.答案21111.已知f(x)=eq\f(2x,x+2),x1=1,xn=f(xn-1)(n≥2,n∈N*),則x2,x3,x4分別為多少?猜想xn,并用數(shù)學(xué)歸納法證明.證明∵f(x)=eq\f(2x,x+2),x1=1,xn=f(xn-1),∴x2=f(x1)=f(1)=eq\f(2,3),x3=f(x2)=feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))=eq\f(2×\f(2,3),\f(2,3)+2)=eq\f(1,2)=eq\f(2,4),x4=f(x3)=feq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,2)))=eq\f(2×\f(1,2),\f(1,2)+2)=eq\f(2,5),猜想:xn=eq\f(2,n+1).用數(shù)學(xué)歸納法證明如下:(1)當(dāng)n=1時(shí),左邊=x1=1,右邊=eq\f(2,1+1)=1,左邊=右邊,等式成立.(2)假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*,k≥1)時(shí),等式成立,即xk=eq\f(2,k+1),當(dāng)n=k+1時(shí),xk+1=f(xk)=eq\f(2xk,xk+2)=eq\f(\f(4,k+1),\f(2,k+1)+2)=eq\f(4,2k+4)=eq\f(2,k+2)=eq\f(2,k+1+1),∴當(dāng)n=k+1時(shí),命題成立.由(1),(2)可知原命題成立.12.?dāng)?shù)列{an}中,a1=1,Sn=n2an.(1)求a2,a3,a4;(2)猜想{an}的通項(xiàng)公式,并證明你的猜想.解(1)∵Sn=n2an,∴Sn+1=(n+1)2an+1,兩式相減得an+1=(n+1)2an+1-n2an,∴an+1=eq\f(n,n+2)an.由a1=1得a2=eq\f(1,3),由a2=eq\f(1,3)得a3=eq\f(1,6),由a3=eq\f(1,6)得a4=eq\f(1,10).(2)由a1,a2,a3,a4的值猜想:an=eq\f(2,nn+1)(n∈N*).以下用數(shù)學(xué)歸納法證明:an=eq\f(2,nn+1)(n∈N*):①當(dāng)n=1時(shí),a1=1=eq\f(2,1×2)成立.②假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N*)時(shí),ak=eq\f(2,kk+1).那么ak+1=eq\f(k,k+2)·ak=eq\f(k,k+2)·eq\f(2,kk+1)=eq\f(2,k+1[k+1+1]).這表明當(dāng)n=k+1時(shí)猜想正確.根據(jù)①②可知對(duì)任意n∈N*,an=eq\f(2,nn+1).13.(創(chuàng)新拓展)等比數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn,已知對(duì)任意的n∈N*,點(diǎn)(n,Sn)均在函數(shù)y=bx+r(b>0且b≠1,b,r均為常數(shù))的圖象上.(1)求r的值;(2)當(dāng)b=2時(shí),記bn=2(log2an+1)(n∈N*),證明:對(duì)任意的n∈N*,不等式eq\f(b1+1,b1)·eq\f(b2+1,b2)·…·eq\f(bn+1,bn)>eq\r(n+1)成立.(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),eq\f(a2,a1)=b,即eq\f(bb-1,b+r)=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eq\f(2+1,2)·eq\f(4+1,4)·…·eq\f(2n+1,2n)>eq\r(n+1).①當(dāng)n=1時(shí),左式=eq\f(3,2),右式=eq\r(2).左式>右式,所以結(jié)論成立.②假設(shè)n=k(k∈N*)時(shí)結(jié)論成立,即eq\f(2+1,2)·eq\f(4+1,4)·…·eq\f(2k+1,2k)>eq\r(k+1),則當(dāng)n=k+1時(shí),eq\f(2+1,2)·eq\f(4+1,4)·…·eq\f(2k+1,2k)·eq\f(2k+3,2k+1)>eq\r(k+1)·eq\f(2k+3,2k+1)=eq\f(2k+3,2\r(k+1)).要證當(dāng)n=k+
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