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文档简介

§13.3数学归纳法数学归纳法一般地,证明一个与正整数n有关的命题,可按下列步骤进行:(1)(归纳奠基)证明当n取__________

(n0∈N*)时命题成立;第一个值n0(2)(归纳递推)假设n=k(k≥n0,k∈N*)时命题成立,证明当_________时命题也成立.只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从n0开始的所有正整数n都成立.n=k+1【思考辨析】判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”)(1)用数学归纳法证明问题时,第一步是验证当n=1时结论成立.(

)(2)用数学归纳法证明问题时,归纳假设可以不用.(

)(3)不论是等式还是不等式,用数学归纳法证明时,由n=k到n=k+1时,项数都增加了一项.(

)(4)用数学归纳法证明凸n边形的内角和公式时,n0=3.(

)【答案】

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

【解析】

当n=1时,n+1=2,∴左边=1+a1+a2=1+a+a2.【答案】

C【解析】

因为n为正偶数,n=k时等式成立,即n为第k个偶数时命题成立,所以需假设n为下一个偶数,即n=k+2时等式成立.【答案】

B【解析】

凸n边形边数最小时是三角形,故第一步检验n=3.【答案】

C【解析】

等式左边是从1开始的连续自然数的和,直到n2.故n=k+1时,最后一项是(k+1)2,而n=k时,最后一项是k2,应加上(k2+1)+(k2+2)+(k2+3)+…+(k+1)2.【答案】

D【思维升华】

用数学归纳法证明恒等式应注意(1)明确初始值n0的取值并验证n=n0时等式成立.(2)由n=k证明n=k+1时,弄清左边增加的项,且明确变形目标.(3)掌握恒等变形常用的方法:①因式分解;②添拆项;③配方法.【思维升华】

数学归纳法证明不等式的适用范围及关键(1)适用范围:当遇到与正整数n有关的不等式证明时,若用其他办法不容易证,则可考虑应用数学归纳法.(2)关键:由n=k时命题成立证n=k+1时命题也成立,在归纳假设使用后可运用比较法、综合法、分析法、放缩法等来加以证明,充分应用基本不等式、不等式的性质等放缩技巧,使问题得以简化.跟踪训练2

若函数f(x)=x2-2x-3,定义数列{xn}如下:x1=2,xn+1是过点P(4,5)、Qn(xn,f(xn))的直线PQn与x轴的交点的横坐标,试运用数学归纳法证明:2≤xn<xn+1<3.角度二与数列有关的证明问题【例4】

在数列{an}中,a1=2,an+1=λan+λn+1+(2-λ)2n(n∈N*,λ>0).(1)求a2,a3,a4;(2)猜想{an}的通项公式,并加以证明.【解析】

(1)a2=2λ+λ2+2(2-λ)=λ2+22,a3=λ(λ2+22)+λ3+(2-λ)22=2λ3+23,a4=λ(2λ3+23)+λ4+(2-λ)23=3λ4+24.(2)由(1)可猜想数列通项公式为:an=(n-1)λn+2n.下面用数学归纳法证明:①当n=1,2,3,4时,等式显然成立,②假设当n=k(k≥4,k∈N*)时等式成立,即ak=(k-1)λk+2k,那么当n=k+1时,ak+1=λak+λk+1+(2-λ)2k=λ(k-1)λk+λ2k+λk+1+2k+1-λ2k=(k-1)λk+1+λk+1+2k+1=[(k+1)-1]λk+1+2k+1,所以当n=k+1时,ak+1=[(k+1)-1]λk+1+2k+1,猜想成立,由①②知数列的通项公式为an=(n-1)λn+2n(n∈N*,λ>0).【思维升华】

(1)利用数学归纳法可以探索与正整数n有关的未知问题、存在性问题,其基本模式是“归纳—猜想—证明”,即先由合情推理发现结论,然后经逻辑推理即演绎推理论证结论的正确性.(2)“归纳—猜想—证明”的基本步骤是“试验—归纳—猜想—证明”.高中阶段与数列结合的问题是最常见的问题.跟踪训练3

已知集合X={1,2,3},Yn={1,2,3,…,n}(n∈N*),设Sn={(a,b)|a整除b或b整除a,a∈X,b∈Yn},令f(n)表示集合Sn所含元素的个数.(1)写出f(6)的值;(2)当n≥6时,写出f(n)的表达式,并用数学归纳法证明.【解析】

(1)Y6={1,2,3,4,5,

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