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1、
課時分層訓練(十二)
A組 基礎達標
(建議用時:30分鐘)
1.(2017·如皋市高三調研一)用數(shù)學歸納法證明等式:
12-22+32+…+(2n-1)2-(2n)2=-n(2n+1)(n∈N+). 【導學號:62172360】
[證明] n=1時,1-22=-3,左邊等于右邊;
假設n=k時,有
12-22+32-…+(2k-1)2-(2k)2=-k(2k+1)成立,
則n=k+1時,
12-22+32-…+(2k+1)2-(2k+2)2
=-k(2k+1)+(2k+1)2-(2k+2)2
=-(k+1)(2k+3)=-(k+1)[2(k+1)+1]得證.
所以
2、12-22+32-…+(2n-1)2-(2n)2=-n(2n+1)成立.
2.用數(shù)學歸納法證明:1+++…+<2-(n∈N+,n≥2).
[證明] (1)當n=2時,1+=<2-=,命題成立.
(2)假設n=k時命題成立,即
1+++…+<2-.
當n=k+1時,1+++…++<2-+<2-+=2-+-
=2-命題成立.
由(1)(2)知原不等式在n∈N+,n≥2時均成立.
3.(2017·鎮(zhèn)江期中)已知數(shù)列{an}滿足an+1=,n∈N+,a1=.
(1)計算a2,a3,a4;
(2)猜想數(shù)列的通項an,并用數(shù)學歸納法證明.
[解] (1)由遞推公式,得a2===,
3、a3=,a4=.
(2)猜想:an=.
證明:①n=1時,由已知,等式成立.
②設n=k(k∈N+)時,等式成立.即ak=.
所以ak+1=====,
所以n=k+1時,等式成立.
根據(jù)①②可知,對任意n∈N+,等式成立.
即通項an=.
4.(2017·鹽城三模)記f(n)=(3n+2)(C+C+C+…+C)(n≥2,n∈N+).
(1)求f(2),f(3),f(4)的值;
(2)當n≥2,n∈N+時,試猜想所有f(n)的最大公約數(shù),并證明.
【導學號:62172361】
[解] (1)因為f(n)=(3n+2)(C+C+C+…+C)=(3n+2)C,
所以f(2
4、)=8,f(3)=44,f(4)=140.
(2)由(1)中結論可猜想所有f(n)的最大公約數(shù)為4.
下面用數(shù)學歸納法證明所有的f(n)都能被4整除即可.
(ⅰ)當n=2時,f(2)=8能被4整數(shù),結論成立;
(ⅱ)假設n=k時,結論成立,即f(k)=(3k+2)C能被4整除,
則當n=k+1時,f(k+1)=(3k+5)C
=(3k+2)C+3C
=(3k+2)(C+C)+(k+2)C
=(3k+2)C+(3k+2)C+(k+2)C
=(3k+2)C+4(k+1)C,此式也能被4整除,即n=k+1時結論也成立.
綜上所述,所有f(n)的最大公約數(shù)為4.
B組 能力提升
5、
(建議用時:15分鐘)
1.在數(shù)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}的通項公式,并加以證明.
[解] (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)可猜想數(shù)列通項公式為:
an=(n-1)λn+2n.
下面用數(shù)學歸納法證明:
①當n=1,2,3,4時,等式顯然成立,
②假設當n=k(k≥4,k∈N+)時等式成立,
即ak=(k
6、-1)λk+2k,
那么當n=k+1時,
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,
所以當n=k+1時,猜想成立,
由①②知數(shù)列的通項公式為an=(n-1)λn+2n(n∈N+,λ>0).
2.(2017·揚州期中)已知Fn(x)=(-1)kCfk(x)](n∈N).
(1)若fk(x)=xk,求F2015(2)的值;
(2)若fk(x)=(x?{0,-1,…,-n}),求證:Fn(x)=.
[解] (1)Fn(x)=(-1)kCf
7、k(x)]=(-x)kC]=(1-x)n,∴F2015(2)=-1.
(2)①n=1時,左邊=1-==右邊,
②設n=m時,對一切實數(shù)x(x≠0,-1,…,-m),
有(-1)kC=,
那么,當n=m+1時,對一切實數(shù)x(x≠0,-1,…,-(m+1)),有
(-1)kC=1+(-1)k[C+C]+(-1)m+1
=(-1)kC+(-1)kC=(-1)kC-·
=-·
==.
即n=m+1時,等式成立.
故對一切正整數(shù)n及一切實數(shù)x(x≠0,-1,…,-n),有
(-1)kC=.
3.(2017·南通調研一)已知函數(shù)f0(x)=x(sin x+cos x),設fn(x)
8、是fn-1(x)的導數(shù),n∈N+.
(1)求f1(x),f2(x)的表達式;
(2)寫出fn(x)的表達式,并用數(shù)學歸納法證明.
[解] (1)因為fn(x)為fn-1(x)的導數(shù),
所以f1(x)=f′0(x)=(sin x+cos x)+x(cos x-sin x)
=(x+1)cos x+(x-1)(-sin x),
同理,f2(x)=-(x+2)sin x-(x-2)cos x.
(2)由(1)得f3(x)=f′2(x)=-(x+3)cos x+(x-3)sin x,
把f1(x),f2(x),f3(x)分別改寫為
f1(x)=(x+1)sin+(x-1)cos,
9、f2(x)=(x+2)sin+(x-2)cos,
f3(x)=(x+3)sin+(x-3)cos,
猜測fn(x)=(x+n)sin+(x-n)cos(*).
下面用數(shù)學歸納法證明上述等式.
(ⅰ)當n=1時,由(1)知,等式(*)成立;
(ⅱ)假設當n=k時,等式(*)成立,即fk(x)=(x+k)sin+(x-k)cos.
則當n=k+1時,
fk+1(x)=f′k(x)
=sin+(x+k)cos+cos+(x-k)
=(x+k+1)cos+[x-(k+1)]
=[x+(k+1)]sin+[x-(k+1)]cos,
即n=k+1時,命題成立.
由(ⅰ)(ⅱ)可知,
10、對?n∈N+,fn(x)=(x+n)sin+(x-n)cos.
4.(2017·蘇北四市期末)已知數(shù)列{an}滿足an=3n-2,f(n)=++…+,g(n)=f(n2)-f(n-1),n∈N+.
(1)求證:g(2)>;
(2)求證:當n≥3時,g(n)>.
[證明] (1)由條件an=3n-2,g(n)=+++…+,
當n=2時,g(2)=++=++=>.
(2)用數(shù)學歸納法加以證明:
①當n=3時,g(3)=+++…+
=++++++=++
>++=++>++>,
所以當n=3時,結論成立.
②假設當n=k時,結論成立,即g(k)>,
則n=k+1時,
g(k+1)=g(k)+
>+>+-
=+=+,
由k≥3可知,3k2-7k-3>0,即g(k+1)>.
所以當n=k+1時,結論也成立.
綜合①②可得,當n≥3時,g(n)>.