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1、
第六章 第7節(jié) 數(shù)學歸納法
[基礎(chǔ)訓練組]
1.(導學號14577597) 用數(shù)學歸納法證明“2n>2n+1對于n≥n0的正整數(shù)n都成立”時,第一步證明中的起始值n0應取( )
A.2 B.3
C.5 D.6
解析:B [∵n=1時,21=2,21+1=3,2n>2n+1不成立;
n=2時,22=4,22+1=5,2n>2n+1不成立;
n=3時,23=8,23+1=7,2n>2n+1成立.
∴n的第一個取值n0=3.]
2.(導學號14577598)用數(shù)學歸納法證明不等式1+++…+>(n∈N*)成立,其初始值至少應取( )
A.
2、7 B.8
C.9 D.10
解析:B [1+++…+=>,整理得2n>128,解得n>7,所以初始值至少應取8.]
3.(導學號14577599)對于不等式
3、.]
4.(導學號14577600)凸n多邊形有f(n)條對角線,則凸(n+1)邊形的對角線的條數(shù)f(n+1)為( )
A.f(n)+n+1 B.f(n)+n
C.f(n)+n-1 D.f(n)+n-2
解析:C [邊數(shù)增加1,頂點也相應增加1個,它與和它不相鄰的n-2個頂點連接成對角線,原來的一條邊也成為對角線,因此,對角線增加n-1條.]
5.(導學號14577601)用數(shù)學歸納法證明:“(n+1)(n+2)…(n+n)=2n13…(2n-1)”,從“k到k+1”左端需增乘的代數(shù)式為( )
A.2k+1 B.2(2k+1)
C. D.
解析:B [n=k+1時
4、,左端為(k+2)(k+3)…[(k+1)+(k-1)][(k+1)+k][(k+1)+(k+1)]=(k+2)(k+3)…(k+k)(2k+1)(2k+2)=(k+1)(k+2)…(k+k)[2(2k+1)],
∴應乘2(2k+1).]
6.(導學號14577602)用數(shù)學歸納法證明“當n為正奇數(shù)時,xn+yn能被x+y整除”,當?shù)诙郊僭O(shè)n=k(k∈N*)命題為真時,進而需證n= ________ 時,命題亦真.
解析:n為正奇數(shù),假設(shè)n=k成立后,需證明的應為n=k+2時成立.
答案:k+2
7.(導學號14577603)若f(n)=12+22+32+…+(2n)2,則f(k+
5、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)2
8.(導學號14577604)用數(shù)學歸納法證明
…> (k>1),則當n=k+1時,左端應乘上_______,
這個乘上去的代數(shù)式共有因式的個數(shù)是______________________________________.
解析:因為分母的公差為2,所以乘上去的第一個因式是,最
6、后一個是,根據(jù)等差數(shù)列通項公式可求得共有+1=2k-2k-1=2k-1項.
答案:…2k-1
9.(導學號14577605)平面上有n個圓,每兩圓交于兩點,每三圓不過同一點,求證這n個圓分平面為n2-n+2個部分.
證明:(1)當n=1時,n2-n+2=1-1+2=2,而一圓把平面分成兩部分,所以n=1命題成立.
(2)設(shè)n=k時,k個圓分平面為k2-k+2個部分,則n=k+1時,第k+1個圓與前k個圓有2k個交點,這2k個交點分第k+1個圓為2k段,每一段都將原來所在的平面一分為二,故增加了2k個平面塊,共有(k2-k+2)+2k=(k+1)2-(k+1)+2個部分.
∴對n=k+
7、1也成立.
由(1)(2)可知,這n個圓分割平面為n2-n+2個部分.
10.(導學號14577606)已知數(shù)列{xn}滿足x1=,xn+1=,n∈N*.猜想數(shù)列{x2n}的單調(diào)性,并證明你的結(jié)論.
解:由x1=及xn+1=,
得x2=,x4=,x6=,
由x2>x4>x6猜想:數(shù)列{x2n}是遞減數(shù)列.
下面用數(shù)學歸納法證明:
(1)當n=1時,已證命題成立.
(2)假設(shè)當n=k時命題成立,即x2k>x2k+2,
易知xk>0,
那么x2k+2-x2k+4=-=
=>0,
即x2(k+1)>x2(k+1)+2.
也就是說,當n=k+1時命題也成立.
結(jié)合(1)和(
8、2)知命題成立.
[能力提升組]
11.(導學號14577607)平面內(nèi)有n條直線,最多可將平面分成f(n)個區(qū)域,則f(n)的表達式為( )
A.n+1 B.2n
C. D.n2+n+1
解析:C [1條直線將平面分成1+1個區(qū)域;2條直線最多可將平面分成1+(1+2)=4個區(qū)域;3條直線最多可將平面分成1+(1+2+3)=7個區(qū)域;……,n條直線最多可將平面分成1+(1+2+3+…+n)=1+=個區(qū)域.]
12.(導學號14577608)已知f(n)=(2n+7)3n+9,存在自然數(shù)m,使得對任意n∈N*,f(n)都能被m整除,則m的最大值為( )
A.18 B.3
9、6
C.48 D.54
解析:B [由于f(1)=36,f(2)=108,f(3)=360都能被36整除,猜想f(n)能被36整除,即m的最大值為36.當n=1時,可知猜想成立.假設(shè)當n=k(k≥1,k∈N*)時,猜想成立,即f(k)=(2k+7)3k+9能被36整除;當n=k+1時, f(k+1)=(2k+9)3k+1+9=(2k+7)3k+9+36(k+5)3k-2,因此f(k+1)也能被36整除,故所求m的最大值為36.]
13.(導學號14577609)用數(shù)學歸納法證明1+2+3+…+n2=,則當n=k+1時,左端應在n=k的基礎(chǔ)上增添的代數(shù)式是 ________ .
解析:
10、∵當n=k時,左側(cè)=1+2+3+…+k2,
當n=k+1時,左側(cè)=1+2+3+…+k2+(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)2,
∴當n=k+1時,左端應在n=k的基礎(chǔ)上增添(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)2.
答案:(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)2
14.(導學號14577610)(2018梅州市一模)數(shù)列{an}滿足a1=,an+1=.
(1)求數(shù)列{an}的通項公式;
(2)設(shè)數(shù)列{an}的前n項和為Sn,證明Sn<n-
ln.
解:(1)法一:an+1-1=-1=,
所以==-1+,
所以是首項為-2,公差為-1的等差數(shù)列,
所以=-
11、n-1,所以an=.
法二:a2=,a3=,a4=,猜測an=.
下面用數(shù)學歸納法進行證明:
①當n=1時,由題目已知可知a1=,命題成立;
②假設(shè)當n=k(k≥1,k∈N)時成立,即ak=,
那么當n=k+1,ak+1===,
也就是說,當n=k+1時命題也成立.
綜上所述,數(shù)列{an}的通項公式為an=.
(2)證明:設(shè)F(x)=ln(x+1)-x(x>0),
則F′(x)=-1=<0(x>0).
函數(shù)F(x)為(0,+∞)上的減函數(shù),所以F(x)<F(0)=0,即ln(x+1)<0(x>0),
從而ln <,1-<1-ln,an=1-<1-ln(n+2)+ln(n+1),
∴Sn<(1-ln 3+ln 2)+(1-ln 4+ln 3)+…+[1-ln (n+2)+ln (n+1)],
∴Sn