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北师大版高二数学选修2-2第二章§4数学归纳法江西省南昌市第十中学罗红霞【教材分析】1.教材背景数学归纳法是证明与正整数有关命题的一种重要证明方法，它起源于正整数的归纳公理或最小数原理，而演变成各种形式.《数学归纳法》是北师大版数学选修2-2第二章继学习完归纳与类比，证明方法中的综合法与分析法、反证法的基础上，在学生已具备归纳的思想，进一步学习证明方法的过程中学习本节知识的。
2.数学归纳法的地位和作用人类对问题的研究，结论的发现，到结论的认同，思维的流程通常是观察—归纳—猜想—证明.猜想的结论对不对,证明尤为关键,数学归纳法在这起着非常重大的作用.在运用数学归纳法解题时,学生通常用到等式的恒等变形、不等式的放缩、数式形的构造与转化等，加强了对知识的掌握及能力的训练.而对数学归纳法原理的理解,蕴含着归纳与推理、特殊到一般、有限到无限、递推等数学思想和方法，对思维的发展起到完善和推动的作用。
【教学目标】1.知识目标（1）了解由有限多个特殊事例得出的一般结论不一定正确．（2）初步理解数学归纳法原理．（3）理解和掌握用数学归纳法证明数学命题的两个步骤．（4）初步会用数学归纳法证明一些简单的与正整数有关的恒等式．2.能力目标（1）通过对数学归纳法的学习、应用，培养学生观察、归纳、猜想、分析能力和严密的逻辑推理能力．（2）让学生经历发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的过程，培养学生的创新能力．3.情感目标（1）通过对数学归纳法原理的探究，培养学生严谨的、实事求是的科学态度和不怕困难，勇于探索的精神．（2）让学生通过对数学归纳法原理的理解，感受数学内在美的振憾力，从而使学生喜欢数学．（3）学生通过置疑与探究，培养学生独立的人格与敢于创新精神．【教学重点】（1）初步理解数学归纳法的原理．（2）明确用数学归纳法证明命题的两个步骤．（3）初步会用数学归纳法证明简单的与正整数数学恒等式．【教学难点】（1）对数学归纳法原理的理解，即理解数学归纳法证题的严密性与有效性．（2）假设的利用，即如何利用假设证明当n=k+1时结论正确．【教学方法】类比启发探究式教学方法【教学手段】多媒体辅助课堂教学【教学过程】一、创设情境，提出问题情境一：明朝刘元卿编的《应谐录》中有一个笑话：财主的儿子学写字，当老师教他写字的时候，告诉他写一、二、三时，财主的儿子很高兴，告诉老师他会写字了…．这则笑话中财主的儿子得出“四就是四横、五就是五横……”的结论，用的就是我们已学过的“归纳法”，不过，这个归纳推出的结论显然是错误的．在以前的学习过程中，我们有没有像财主儿子那样猜想过某些结论呢？情境二：学生共同回顾等差数列{}n a 通项公式推导过程：112131431,,2,3,,(1)n a a a a d a a d a a d a a n d==+=+=+=+- 这个结论我们知道是正确的．其实，我们推导等差数列的通项公式的方法与财主儿子猜想数字写法的方法都是归纳法，那么什么是归纳法？归纳法有什么特点？像这种由特殊事例得出一般结论的归纳推理方法，通常叫归纳法．根据推理过程中考察的对象是涉及事物的一部分还是全部，分为不完全归纳法和完全归纳法．教师问：完全归纳法得出的结论可靠吗?不完全归纳法得出的结论可靠吗?情境三：已知数列{}n a 满足1n a +＝12n a -（n ∈N ），10a =，你能尝试得出{}n a 通项公式吗？ 学生计算出212a =，323a =，434a =，…，由此猜想1(1,2,n n a n n-==…）， 教师问：这个结论正确吗？小结：这些用有限多个特殊事例得出的结论，有的正确，有的不正确．因此不能作为论证的方法．如何证明这类有关正整数n 的命题呢？对于这类问题的证明方法可能不只一种，但今天我们要学的数学归纳法是证明这类问题的一种好方法．【设计意图】：首先设计情境一,分析情境，自然引出课题，谈笑间进入正题.再通过情境二梳理我们熟悉的一些问题，同时让学生感受到我们以前的学习中其实早已接触过归纳法．情境三通过学生探究尝试，很自然为本节课主题与重点引出打下伏笔.二、解决问题，得到新知1、类比数学问题, 激起思维浪花下面我们来领会数学归纳法的基本思想：实例：播放多米诺骨牌录像关键：(1) 第一张牌被推倒； (2) 假如某一张牌倒下, 则它的后一张牌必定倒下．于是, 我们可以下结论： 多米诺骨牌会全部倒下．搜索：再举生活事例：同学们自己放在车库的自行车，排列整齐的一列自行车全被推倒的场景． 类比多米诺骨牌过程, 证明等差数列通项公式d n a a n )1(1-+=(师生共同完成,教师强调步骤及注意点).(1) 当n ＝1时等式成立；(2) 假设当n ＝k 时等式成立, 即d k a a k )1(1-+=,则d a a k k +=+1=d k a ]1)1[(1-++, 即n ＝k ＋1时等式也成立．于是, 我们可以下结论： 等差数列的通项公式d n a a n )1(1-+=对任何n ∈*N 都成立．【设计意图】：布鲁纳的发现学习理论认为，“有指导的发现学习”强调知识发生发展过程．这里学生通过类比多米诺骨牌依顺序倒下的原理，建立数学模型，探究出证明有关正整数命题的方法，让学生发现数学归纳法的雏形，是一种再创造的发现性学习．2、探索新知，形成概念数学归纳法概念:对于某些与自然数n 有关的命题常常采用下面的方法来证明它的正确性：先证明当n 取第一个值n 0时命题成立；然后假设当n=k(k ∈N*，k ≥n 0)时命题成立，证明当n=k+1时命题也成立这种证明方法就叫做数学归纳法．用数学归纳法证明一个与正整数有关的命题的步骤：(1)证明：当n 取第一个值n 0结论正确；(2)假设当n =k (k ∈N *，且k ≥n 0)时结论正确，证明当n =k +1时结论也正确.由(1)，(2)可知，命题对于从n 0开始的所有正整数n 都正确．三、例题示范，形成技能例1、用数学归纳法证明情境三的猜想结论成立．证明：（1）当n ＝1时，左边01==a ，右边0111=-=，等式成立． （2）假设当n ＝k (k ≥1)时，等式成立，即k k a k 1-=成立． 那么，当n ＝k +1时，11)1(1121211+-+=+=--=-=+k k k k kk a a k k ． 这就是说，当n ＝k +1时等式成立．根据（1）和（2），可知猜想nn a n 1-=对任意正整数n 都成立． 例2、用数学归纳法证明：ααn n +≥+1)1(（其中1α>-，n 是正整数）．证明：（1）当n ＝1时，左边=1α+，右边=1α+．所以，当n ＝1时，命题成立．（2）假设当n ＝k (k ≥1)时，命题成立，即ααk k+≥+1)1(．那么，当n ＝k +1时，因为1α>-，所以10α+>．根据假设知，ααk k +≥+1)1(，所以 21)1(1)1)(1()1()1()1(αααααααk k k k k +++=++≥++=++由于02≥αk ，所以 ααα)1(1)1(12++≥+++k k k ．从而 αα)1(1)1(1++≥++k k ．这表明，当n ＝k +1时命题成立。
海伊教育学科教师辅导讲义学员编号：年级：高二课时数：学员姓名：辅导科目：数学学科教师：高老师课题高中数学数学归纳法讲义授课时间：2013 年8月8日备课时间：2013 年8月6日教学目标(1)了解数学推理的常用方法（归纳法）(2)了解数学归纳法的原理及使用范围。
(3)初步掌握数学归纳法证题的两个步骤和一个结论。
(4)会用数学归纳法证明一些简单的等式问题。
重点、难点重点：使学生理解数学归纳法的实质难点：掌握数学归纳法证题步骤,尤其是递推步骤中归纳假设和恒等变换的运用。
授课方法联想质疑——交流研讨——归纳总结——实践提高教学过程一、情景设置（知识导入）探索研究【知识点总结与归纳】（1）理解数学归纳法的原理（2）数学归纳法的两个步骤缺一不可，前者是基础，后者是递推依据，最终给出结论。
（3）数学归纳法主要应用于解决与正整数有关的数学问题。
一、基本知识概要：1.数学归纳法:对于某些与自然数n有关的命题常常采用下面的方法来证明它的正确性：先证明当n取第一个值n0时命题成立；然后假设当n=k(k N*，k≥n0)时命题成立，证明当n=k+1时命题也成立这种证明方法就叫做数学归纳法2. 数学归纳法的基本思想：即先验证使结论有意义的最小的正整数n0，如果当n=n0时，命题成立，再假设当n=k(k≥n0，k∈N*)时，命题成立.(这时命题是否成立不是确定的)，根据这个假设，如能推出当n =k +1时，命题也成立，那么就可以递推出对所有不小于n 0的正整数n 0+1，n 0+2，…，命题都成立.3.用数学归纳法证明一个与正整数有关的命题的步骤： (1)证明：当n 取第一个值n 0结论正确；(2)假设当n =k (k ∈N *，且k ≥n 0)时结论正确，证明当n =k +1时结论也正确. 由(1)，(2)可知，命题对于从n 0开始的所有正整数n 都正确递推基础不可少，归纳假设要用到，结论写明莫忘掉.1．用数学归纳法证题要注意下面几点：①证题的两个步骤缺一不可，要认真完成第一步的验证过程；②成败的关键取决于第二步对1+=k n 的证明：1）突破对“归纳假设”的运用；2）用好命题的条件；3）正确选择与命题有关的知识及变换技巧二、 课堂练习例1、证明：2462(1)n n n +++=+ ()n N +∈证明：（1）当1n =时，左边=2，右边=2，等式成立。
教学准备1. 教学目标1、使学生了解归纳法, 理解数学归纳的原理与实质。
2、掌握数学归纳法证题的两个步骤；会用“数学归纳法”证明简单的与自然数有关的命题。
3、培养学生观察, 分析, 论证的能力, 进一步发展学生的抽象思维能力和创新能力，让学生经历知识的构建过程, 体会类比的数学思想。
4、努力创设课堂愉悦情境，使学生处于积极思考、大胆质疑氛围，提高学生学习的兴趣和课堂效率。
5、通过对例题的探究，体会研究数学问题的一种方法(先猜想后证明), 激发学生的学习热情，使学生初步形成做数学的意识和科学精神。
2. 教学重点/难点二、教学重点：能用数学归纳法证明一些简单的数学命题。
教学难点：明确数学归纳法的两个步骤的必要性并正确使用。
3. 教学用具4. 标签教学过程四、教学过程(一)、复习：1、数学归纳法:对于某些与自然数n有关的命题常常采用下面的方法来证明它的正确性：先证明当n取第一个值n0时命题成立；然后假设当n=k(kÎN*，k≥n0)时命题成立，证明当n=k+1时命题也成立这种证明方法就叫做数学归纳法2、数学归纳法的基本思想：即先验证使结论有意义的最小的正整数n0，如果当n=n0时，命题成立，再假设当n=k(k≥n0，k∈N*)时，命题成立.(这时命题是否成立不是确定的)，根据这个假设，如能推出当n=k+1时，命题也成立，那么就可以递推出对所有不小于n0的正整数n0+1，n0+2，…，命题都成立.3、用数学归纳法证明一个与正整数有关的命题的步骤：(1)证明：当n取第一个值n0结论正确；(2)假设当n=k(k∈N*，且k≥n0)时结论正确，证明当n=k+1时结论也正确. 由(1)，(2)可知，命题对于从n0开始的所有正整数n都正确（二）、探究新课用数学归纳法证明几何问题的关键是“找项”，即几何元素从k个变成k+1个时，所证的几何量将增加多少，这需用到几何知识或借助于几何图形来分析，在实在分析不出来的情况下，将n=k+1和n=k分别代入所证的式子，然后作差，即可求出增加量，然后只需稍加说明即可，这也是用数学归纳法证明几何命题的一大技巧。
§4数学归纳法1.了解数学归纳法的思想实质，掌握数学归纳法的两个步骤.(重点)2.体会归纳法原理，并能应用数学归纳法证明简单的命题.(重点、难点)[基础·初探]教材整理数学归纳法阅读教材P16～P18，完成下列问题.1.数学归纳法的基本步骤数学归纳法是用来证明某些与正整数n有关的数学命题的一种方法.它的基本步骤是：(1)验证：当n取第一个值n0(如n0＝1或2等)时，命题成立；(2)在假设当n＝k(n∈N＋，k≥n0)时命题成立的前提下，推出当n＝k＋1时，命题成立.根据(1)(2)可以断定命题对一切从n0开始的正整数n都成立.2.应用数学归纳法注意的问题(1)用数学归纳法证明的对象是与正整数n有关的命题.(2)在用数学归纳法证明中，两个基本步骤缺一不可.(3)步骤(2)的证明必须以“假设当n＝k(k≥n0，k∈N＋)时命题成立”为条件.判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)与正整数n有关的数学命题的证明只能用数学归纳法.()(2)数学归纳法的第一步n0的初始值一定为1.()(3)数学归纳法的两个步骤缺一不可.()【答案】(1)×(2)×(3)√[质疑·手记]预习完成后，请将你的疑问记录，并与“小伙伴们”探讨交流：疑问1：解惑：疑问2：解惑：疑问3：解惑：[小组合作型](n＋3)＝（n＋3）（n＋4）2(n∈N＋)时，第一步验证n＝1时，左边应取的项是()A.1B.1＋2C.1＋2＋3D.1＋2＋3＋4(2)用数学归纳法证明(n＋1)·(n＋2)·…·(n＋n)＝2n×1×3×…×(2n－1)(n∈N＋)，“从k到k＋1”左端增乘的代数式为__________.【导学号：94210022】【自主解答】(1)当n＝1时，左边应为1＋2＋3＋4，故选D.(2)令f(n)＝(n＋1)(n＋2)…(n＋n)，则f(k)＝(k＋1)·(k＋2)…(k＋k)，f(k＋1)＝(k＋2)(k＋3)…(k＋k)(2k＋1)(2k＋2)，所以f（k＋1）f（k）＝（2k＋1）（2k＋2）k＋1＝2(2k＋1).【答案】(1)D(2)2(2k＋1)数学归纳法证题的三个关键点1.验证是基础找准起点，奠基要稳，有些问题中验证的初始值不一定是1.2.递推是关键数学归纳法的实质在于递推，所以从“k”到“k＋1”的过程中，要正确分析式子项数的变化.关键是弄清等式两边的构成规律，弄清由n＝k到n＝k＋1时，等式的两边会增加多少项、增加怎样的项.3.利用假设是核心在第二步证明n＝k＋1成立时，一定要利用归纳假设，即必须把归纳假设“n ＝k时命题成立”作为条件来导出“n＝k＋1”，在书写f(k＋1)时，一定要把包含f(k)的式子写出来，尤其是f(k)中的最后一项，这是数学归纳法的核心，不用归纳假设的证明就不是数学归纳法.[再练一题]1.下面四个判断中，正确的是()A.式子1＋k＋k2＋…＋k n(n∈N＋)中，当n＝1时，式子的值为1B.式子1＋k＋k2＋…＋k n－1(n∈N＋)中，当n＝1时，式子的值为1＋kC.式子1＋12＋13＋…＋12n＋1(n∈N＋)中，当n＝1时，式子的值为1＋12＋13D.设f(n)＝1n＋1＋1n＋2＋…＋13n＋1(n∈N＋)，则f(k＋1)＝f(k)＋13k＋2＋13k＋3＋13k＋4【解析】A中，n＝1时，式子＝1＋k；B中，n＝1时，式子＝1；C中，n＝1时，式子＝1＋12＋13；D中，f(k＋1)＝f(k)＋13k＋2＋13k＋3＋13k＋4－1k＋1.故正确的是C. 【答案】 C(1)用数学归纳法证明不等式1n ＋1＋1n ＋2＋…＋1n ＋n >1324(n ≥2，n ∈N ＋)的过程中，由n ＝k 推导n ＝k ＋1时，不等式的左边增加的式子是__________. (2)证明：不等式1＋12＋13＋…＋1n<2n (n ∈N ＋). 【精彩点拨】 (1)写出当n ＝k 时左边的式子，和当n ＝k ＋1时左边的式子，比较即可.(2)在由n ＝k 到n ＝k ＋1推导过程中利用放缩法，在利用放缩时，注意放缩的度.【自主解答】 (1)当n ＝k ＋1时左边的代数式是1k ＋2＋1k ＋3＋…＋12k ＋1＋12k ＋2，增加了两项12k ＋1与12k ＋2，但是少了一项1k ＋1，故不等式的左边增加的式子是12k ＋1＋12k ＋2－1k ＋1＝1（2k ＋1）（2k ＋2）.【答案】1（2k ＋1）（2k ＋2）(2)证明：①当n ＝1时，左边＝1，右边＝2，左边<右边，不等式成立. ②假设当n ＝k (k ≥1且k ∈N ＋)时，不等式成立， 即1＋12＋13＋…＋1k<2k . 则当n ＝k ＋1时， 1＋12＋13＋…＋1k ＋1k ＋1<2k ＋1k ＋1＝2k k ＋1＋1k ＋1<（k ）2＋（k ＋1）2＋1k ＋1＝2（k ＋1）k ＋1＝2k ＋1.∴当n ＝k ＋1时，不等式成立.由①②可知，原不等式对任意n ∈N ＋都成立. [再练一题]2.试用数学归纳法证明上例(1)中的不等式.【证明】 ①当n ＝2时，12＋1＋12＋2＝712>1324. ②假设当n ＝k (k ≥2且k ∈N ＋)时不等式成立， 即1k ＋1＋1k ＋2＋…＋12k >1324， 那么当n ＝k ＋1时， 1k ＋2＋1k ＋3＋…＋12（k ＋1） ＝1k ＋2＋1k ＋3＋…＋12k ＋12k ＋1＋12k ＋2＋1k ＋1－1k ＋1＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1k ＋1＋1k ＋2＋1k ＋3＋…＋12k ＋12k ＋1＋12k ＋2－1k ＋1 >1324＋12k ＋1＋12k ＋2－1k ＋1＝1324＋12k ＋1－12k ＋2＝1324＋12（2k ＋1）（k ＋1）>1324.这就是说，当n ＝k ＋1时，不等式也成立.由①②可知，原不等式对任意大于1的正整数都成立.已知数列{a n }的前n 项和为S n ，其中a n ＝S n n （2n －1）且a 1＝13.(1)求a 2，a 3；(2)猜想数列{a n }的通项公式，并证明.【精彩点拨】 (1)令n ＝2，3可分别求a 2，a 3.(2)根据a 1，a 2，a 3的值，找出规律，猜想a n ，再用数学归纳法证明. 【自主解答】 (1)a 2＝S 22（2×2－1）＝a 1＋a 26，a 1＝13，则a 2＝115，类似地求得a 3＝135. (2)由a 1＝11×3，a 2＝13×5，a 3＝15×7，…，猜得： a n ＝1（2n －1）（2n ＋1）.证明：①当n ＝1时，由(1)可知等式成立；②假设当n＝k时猜想成立，即a k＝1（2k－1）（2k＋1），那么，当n＝k＋1时，由题设a n＝S nn（2n－1），得a k＝S kk（2k－1），a k＋1＝S k＋1（k＋1）（2k＋1），所以S k＝k(2k－1)a k＝k(2k－1)1（2k－1）（2k＋1）＝k2k＋1，S k＋1＝(k＋1)(2k＋1)a k＋1，a k＋1＝S k＋1－S k＝(k＋1)(2k＋1)a k＋1－k2k＋1.因此，k(2k＋3)a k＋1＝k2k＋1，所以a k＋1＝1（2k＋1）（2k＋3）＝1[2（k＋1）－1][2（k＋1）＋1].这就证明了当n＝k＋1时命题成立.由①②可知命题对任何n∈N＋都成立.1.“归纳—猜想—证明”的一般环节2.“归纳—猜想—证明”的主要题型(1)已知数列的递推公式，求通项或前n项和.(2)由一些恒等式、不等式改编的一些探究性问题，求使命题成立的参数值是否存在.(3)给出一些简单的命题(n＝1，2，3，…)，猜想并证明对任意正整数n都成立的一般性命题.[再练一题]3.数列{a n }满足S n ＝2n －a n (S n 为数列{a n }的前n 项和)，先计算数列的前4项，再猜想a n ，并证明.【解】 由a 1＝2－a 1，得a 1＝1； 由a 1＋a 2＝2×2－a 2，得a 2＝32； 由a 1＋a 2＋a 3＝2×3－a 3，得a 3＝74； 由a 1＋a 2＋a 3＋a 4＝2×4－a 4，得a 4＝158. 猜想a n ＝2n －12n －1.下面证明猜想正确：(1)当n ＝1时，由上面的计算可知猜想成立.(2)假设当n ＝k 时猜想成立，则有a k ＝2k －12k －1，当n ＝k ＋1时，S k ＋a k ＋1＝2(k＋1)－a k ＋1，∴a k ＋1＝12[2(k ＋1)－S k ]＝k ＋1－12⎝ ⎛⎭⎪⎫2k －2k －12k －1＝2k ＋1－12（k ＋1）－1，所以，当n ＝k ＋1时，等式也成立.由(1)和(2)可知，a n ＝2n －12n －1对任意正整数n 都成立.[探究共研型]【提示】 不一定，如证明n 边形的内角和为(n －2)·180°时，第一个值为n 0＝3.探究2 数学归纳法两个步骤之间有怎样的联系？【提示】 第一步是验证命题递推的基础，第二步是论证命题递推的依据，这两个步骤缺一不可，只完成步骤(1)而缺少步骤(2)就作出判断，可能得出不正确的结论.因为单靠步骤(1)，无法递推下去，即n取n0以后的数列命题是否正确，我们无法判定，同样只有步骤(2)而缺少步骤(1)时，也可能得出不正确的结论，缺少步骤(1)这个基础，假设就失去了成立的前提，步骤(2)也就没有意义了.用数学归纳法证明：n3＋(n＋1)3＋(n＋2)3能被9整除(n∈N).＋【精彩点拨】在第二步时注意根据归纳假设进行拼凑.【自主解答】(1)当n＝1时，13＋23＋33＝36能被9整除，所以结论成立；(2)假设当n＝k(k∈N＋，k≥1)时结论成立，即k3＋(k＋1)3＋(k＋2)3能被9整除.则当n＝k＋1时，(k＋1)3＋(k＋2)3＋(k＋3)3＝[k3＋(k＋1)3＋(k＋2)3]＋[(k＋3)3－k3]＝[k3＋(k＋1)3＋(k＋2)3]＋9k2＋27k＋27＝[k3＋(k＋1)3＋(k＋2)3]＋9(k2＋3k＋3).因为k3＋(k＋1)3＋(k＋2)3能被9整除，9(k2＋3k＋3)也能被9整除，所以(k＋1)3＋(k＋2)3＋(k＋3)3也能被9整除，即n＝k＋1时结论也成立.由(1)(2)知命题对一切n∈N成立.＋与正整数有关的整除性问题常用数学归纳法证明，证明的关键在于第二步中，根据归纳假设，将n＝k＋1时的式子进行增减项、倍数调整等变形，使之能与归纳假设联系起来.[再练一题]4.用数学归纳法证明“n3＋5n能被6整除”的过程中，当n＝k＋1时，对式子(k＋1)3＋5(k＋1)应变形为__________.【导学号：94210023】【解析】由n＝k成立推证n＝k＋1成立时必须用上归纳假设，∴(k＋1)3＋5(k＋1)＝(k3＋5k)＋3k(k＋1)＋6.【答案】(k3＋5k)＋3k(k＋1)＋6[构建·体系]数学归纳法—⎪⎪⎪⎪⎪—定义—应用—⎪⎪⎪⎪—证明等式—证明不等式—证明整除性问题1.用数学归纳法证明“凸n 边形的内角和等于(n －2)π”时，归纳奠基中n 0的取值应为( )A.1B.2C.3D.4【解析】 边数最少的凸n 边形为三角形，故n 0＝3. 【答案】 C2.用数学归纳法证明1＋a ＋a 2＋…＋a n ＋1＝1－an ＋21－a(n ∈N ＋，a ≠1)，在验证n＝1成立时，左边所得的项为( )A.1B.1＋a ＋a 2C.1＋aD.1＋a ＋a 2＋a 3【解析】 当n ＝1时，n ＋1＝2，故左边所得的项为1＋a ＋a 2. 【答案】 B3.用数学归纳法证明关于n 的恒等式时，当n ＝k 时，表达式为1×4＋2×7＋…＋k (3k ＋1)＝k (k ＋1)2，则当n ＝k ＋1时，表达式为________.【导学号：94210024】【解析】 当n ＝k ＋1时，应将表达式1×4＋2×7＋…＋k (3k ＋1)＝k (k ＋1)2中的k 更换为k ＋1.【答案】 1×4＋2×7＋…＋k (3k ＋1)＋(k ＋1)(3k ＋4)＝(k ＋1)(k ＋2)2 4.以下是用数学归纳法证明“n ∈N ＋时，2n ＞n 2”的过程，证明：(1)当n ＝1时，21＞12，不等式显然成立.(2)假设当n ＝k (k ∈N ＋)时不等式成立，即2k ＞k 2.那么，当n ＝k ＋1时，2k ＋1＝2×2k ＝2k ＋2k ＞k 2＋k 2≥k 2＋2k ＋1＝(k ＋1)2. 即当n ＝k ＋1时不等式也成立.根据(1)和(2)，可知对任何n ∈N ＋不等式都成立.其中错误的步骤为________(填序号).【解析】 在2k ＋1＝2×2k ＝2k ＋2k ＞k 2＋k 2≥k 2＋2k ＋1中用了k 2≥2k ＋1，这是一个不确定的结论.如k ＝2时，k 2＜2k ＋1.【答案】 (2)5.用数学归纳法证明：对于任意正整数n ，(n 2－1)＋2(n 2－22)＋…＋n (n 2－n 2)＝n 2（n －1）（n ＋1）4.【证明】 (1)当n ＝1时，左边＝12－1＝0，右边＝12×（1－1）×（1＋1）4＝0，所以等式成立.(2)假设当n ＝k (k ∈N ＋)时等式成立，即(k 2－1)＋2(k 2－22)＋…＋k (k 2－k 2)＝k 2（k －1）（k ＋1）4.那么当n ＝k ＋1时，有[(k ＋1)2－1]＋2[(k ＋1)2－22]＋…＋k ·[(k ＋1)2－k 2]＋(k ＋1)[(k ＋1)2－(k ＋1)2]＝(k 2－1)＋2(k 2－22)＋…＋k (k 2－k 2)＋(2k ＋1)(1＋2＋…＋k ) ＝k 2（k －1）（k ＋1）4＋(2k ＋1)k （k ＋1）2＝14k (k ＋1)[k (k －1)＋2(2k ＋1)] ＝14k (k ＋1)(k 2＋3k ＋2)＝（k ＋1）2[（k ＋1）－1][（k ＋1）＋1]4.所以当n ＝k ＋1时等式成立. 由(1)(2)知，对任意n ∈N ＋等式成立.我还有这些不足：(1)(2) 我的课下提升方案：(1)(2)学业分层测评(六)(建议用时：45分钟)[学业达标]一、选择题1.(2016·广州高二检测)用数学归纳法证明3n ≥n 3(n ≥3，n ∈N ＋)，第一步验证( )A.n ＝1B.n ＝2C.n ＝3D.n ＝4【解析】 由题知，n 的最小值为3，所以第一步验证n ＝3是否成立.【答案】 C2.已知f (n )＝1n ＋1n ＋1＋1n ＋2＋…＋1n 2，则( ) A.f (n )共有n 项，当n ＝2时，f (2)＝12＋13B.f (n )共有n ＋1项，当n ＝2时，f (2)＝12＋13＋14C.f (n )共有n 2－n 项，当n ＝2时，f (2)＝12＋13D.f (n )共有n 2－n ＋1项，当n ＝2时，f (2)＝12＋13＋14【解析】 结合f (n )中各项的特征可知，分子均为1，分母为n ，n ＋1，…，n 2的连续自然数共有n 2－n ＋1个，且f (2)＝12＋13＋14.【答案】 D3.用数学归纳法证明1＋2＋3＋…＋n 2＝n 4＋n 22，则当n ＝k ＋1(n ∈N ＋)时，等式左边应在n ＝k 的基础上加上( )【导学号：94210025】A.k 2＋1B.(k ＋1)2C.（k ＋1）4＋（k ＋1）22D.(k 2＋1)＋(k 2＋2)＋(k 2＋3)＋…＋(k ＋1)2【解析】 当n ＝k 时，等式左边＝1＋2＋…＋k 2，当n ＝k ＋1时，等式左边＝1＋2＋…＋k 2＋(k 2＋1)＋…＋(k ＋1)2，故选D.【答案】 D4.设f (x )是定义在正整数集上的函数，且f (x )满足：“当f (k )≥k 2成立时，总可推出f (k ＋1)≥(k ＋1)2成立”，那么，下列命题总成立的是( )A.若f (3)≥9成立，则当k ≥1时，均有f (k )≥k 2成立B.若f (5)≥25成立，则当k ≥4时，均有f (k )≥k 2成立C.若f (7)<49成立，则当k ≥8时，均有f (k )<k 2成立D.若f (4)＝25成立，则当k ≥4时，均为f (k )≥k 2成立【解析】 对于A ，若f (3)≥9成立，由题意只可得出当k ≥3时，均有f (k )≥k 2成立，故A 错；对于B ，若f (5)≥25成立，则当k ≥5时均有f (k )≥k 2成立，故B 错；对于C ，应改为“若f (7)≥49成立，则当k ≥7时，均有f (k )≥k 2成立.”【答案】 D5.已知命题1＋2＋22＋…＋2n －1＝2n －1及其证明：(1)当n ＝1时，左边＝1，右边＝21－1＝1，所以等式成立.(2)假设n ＝k (k ≥1，k ∈N ＋)时等式成立，即1＋2＋22＋…＋2k －1＝2k －1成立，则当n ＝k ＋1时，1＋2＋22＋…＋2k －1＋2k ＝1－2k ＋11－2＝2k ＋1－1，所以n ＝k ＋1时等式也成立.由(1)(2)知，对任意的正整数n 等式都成立.判断以上评述( )A.命题、推理都正确B.命题正确、推理不正确C.命题不正确、推理正确D.命题、推理都不正确【解析】推理不正确，错在证明n＝k＋1时，没有用到假设n＝k的结论，命题由等比数列求和公式知正确，故选B.【答案】 B二、填空题6.若f(n)＝12＋22＋32＋…＋(2n)2，则f(k＋1)与f(k)的递推关系式是________.【解析】∵f(k)＝12＋22＋32＋…＋(2k)2，f(k＋1)＝12＋22＋32＋…＋(2k)2＋(2k＋1)2＋(2k＋2)2，∴f(k＋1)－f(k)＝(2k＋1)2＋(2k＋2)2，即f(k＋1)＝f(k)＋(2k＋1)2＋(2k＋2)2.【答案】f(k＋1)＝f(k)＋(2k＋1)2＋(2k＋2)27.用数学归纳法证明：122＋132＋…＋1（n＋1）2>12－1n＋2.假设n＝k时，不等式成立，则当n＝k＋1时，应推证的目标不等式是____________________.【解析】当n＝k＋1时，目标不等式为：122＋132＋…＋1（k＋1）2＋1（k＋2）2>12－1k＋3.【答案】122＋132＋…＋1（k＋1）2＋1（k＋2）2>12－1k＋38.用数学归纳法证明12＋22＋…＋(n－1)2＋n2＋(n－1)2＋…＋22＋12＝n（2n2＋1）3时，由n＝k的假设到证明n＝k＋1时，等式左边应添加的式子是__________.【解析】当n＝k时，左边＝12＋22＋...＋(k－1)2＋k2＋(k－1)2＋ (22)12.当n＝k＋1时，左边＝12＋22＋…＋k2＋(k＋1)2＋k2＋(k－1)2＋…＋22＋12，所以左边添加的式子为(k＋1)2＋k2.【答案】(k＋1)2＋k2三、解答题9.用数学归纳法证明：1＋3＋…＋(2n－1)＝n2(n∈N＋).【证明】(1)当n＝1时，左边＝1，右边＝1，等式成立.(2)假设当n＝k(k≥1)时，等式成立，即1＋3＋…＋(2k－1)＝k2，那么，当n ＝k ＋1时，1＋3＋…＋(2k －1)＋[2(k ＋1)－1]＝k 2＋[2(k ＋1)－1]＝k 2＋2k ＋1＝(k ＋1)2.这就是说，当n ＝k ＋1时等式成立.根据(1)和(2)可知等式对任意正整数n 都成立.10.用数学归纳法证明：1＋12＋13＋…＋12n －1<n (n ∈N ＋，n >1). 【证明】 (1)当n ＝2时，左边＝1＋12＋13，右边＝2，左边<右边，不等式成立.(2)假设当n ＝k 时，不等式成立，即1＋12＋13＋…＋12k －1<k ，则当n ＝k ＋1时，有1＋12＋13＋…＋12k －1＋12k ＋12k ＋1＋…＋12k ＋1－1<k ＋12k ＋12k ＋1＋…＋12k ＋1－1<k ＋1×2k2k ＝k ＋1，所以当n ＝k ＋1时不等式成立. 由(1)和(2)知，对于任意大于1的正整数n ，不等式均成立.[能力提升]1.用数学归纳法证明“当n 为正奇数时，x n ＋y n 能被x ＋y 整除”，第二步归纳假设应写成( )A.假设n ＝2k ＋1(k ∈N ＋)时正确，再推n ＝2k ＋3时正确B.假设n ＝2k －1(k ∈N ＋)时正确，再推n ＝2k ＋1时正确C.假设n ＝k (k ∈N ＋)时正确，再推n ＝k ＋1时正确D.假设n ＝k (k ∈N ＋)时正确，再推n ＝k ＋2时正确【解析】 ∵n 为正奇数，∴在证明时，归纳假设应写成：假设n ＝2k －1(k ∈N ＋)时正确，再推出n ＝2k ＋1时正确.故选B.【答案】 B2.对于不等式n 2＋n ≤n ＋1(n ∈N ＋)，某学生的证明过程如下：(1)当n ＝1时，12＋1≤1＋1，不等式成立；(2)假设当n ＝k (k ∈N ＋)时，不等式成立，即k 2＋k ≤k ＋1，则当n ＝k ＋1时，（k ＋1）2＋（k ＋1）＝k 2＋3k ＋2<（k 2＋3k ＋2）＋（k ＋2）＝（k ＋2）2＝(k＋1)＋1，所以当n＝k＋1时，不等式成立.上述证法()【导学号：94210026】A.过程全都正确B.n＝1验证不正确C.归纳假设不正确D.从n＝k到n＝k＋1的推理不正确【解析】n＝1的验证及归纳假设都正确，但从n＝k到n＝k＋1的推理中没有使用归纳假设，而是通过不等式的放缩法直接证明，这不符合数学归纳法的证题要求.故选D.【答案】 D3.用数学归纳法证明34n＋2＋52n＋1能被14整除的过程中，当n＝k＋1时，34(k ＋1)＋2＋52(k＋1)＋1应变形为__________.【解析】当n＝k＋1时，34(k＋1)＋2＋52(k＋1)＋1＝81·34k＋2＋25·52k＋1＝25(34k＋2＋52k＋1)＋56·34k＋2.【答案】25(34k＋2＋52k＋1)＋56·34k＋24.设函数y＝f(x)对任意实数x，y都有f(x＋y)＝f(x)＋f(y)＋2xy.(1)求f(0)的值；(2)若f(1)＝1，求f(2)，f(3)，f(4)的值；(3)在(2)的条件下，猜想f(n)(n∈N＋)的表达式，并用数学归纳法加以证明.【解】(1)令x＝y＝0，得f(0＋0)＝f(0)＋f(0)＋2×0×0⇒f(0)＝0.(2)f(1)＝1，f(2)＝f(1＋1)＝1＋1＋2＝4，f(3)＝f(2＋1)＝4＋1＋2×2×1＝9，f(4)＝f(3＋1)＝9＋1＋2×3×1＝16.(3)猜想f(n)＝n2，下面用数学归纳法证明.当n＝1时，f(1)＝1满足条件.)时成立，即f(k)＝k2，则当n＝k＋1时，f(k＋1)＝f(k)＋f(1)假设当n＝k(k∈N＋＋2k＝k2＋1＋2k＝(k＋1)2，从而可得当n＝k＋1时满足条件，所以对任意的正整数n，都有f(n)＝n2.。
§4 数学归纳法(教师用书独具)●三维目标1．知识与技能(1)通过具体实例的探究，使学生知道数学归纳法可以完成一些与正整数n有关的命题的证明；(2)通过具体实例的证明，让学生体会归纳法原理，并能应用数学归纳法证明简单的命题．2．过程与方法从具体实例出发，让学生认识到与正整数n有关的命题是蕴含了无数个命题，然后借助多米诺骨牌游戏等引伸出通过有限个步骤的推理，证明n取无限多个正整数的情形，进而理解归纳法原理．3．情感、态度与价值观通过数学归纳法的学习和运用，体会数学中“无限”与“有限”的相互转化及辨证统一．●重点难点重点：了解数学归纳法的思想实质，掌握它的步骤，运用它证明一些与正整数n(n取无限多个值)有关的数学命题．难点：数学归纳法的思想实质，以及归纳递推的证明．学生对归纳法并不陌生，但对完全归纳法如何来实施是一个新的增长点，教学时应详细分析“多米诺骨牌”全部倒下的两个条件：①第一块骨牌倒下；②任意相邻的两块骨牌，前一块倒下一定导致后一块倒下．并通过思考，引导学生分析条件②的作用：给出一个递推关系，从而突破难点，然后通过具体实例的求解强化重点．(教师用书独具)●教学建议可通过具体实例(如求数列通项)引出归纳法(不完全归纳法和完全归纳法)，并分析归纳法的特点，进而提出问题，“如何进行完全归纳”，即解决无限个命题的证明，然后通过多米诺骨牌游戏引出数学归纳法原理，再通过例题及练习深化提高．●教学流程创设问题情境，提出问题：要使排成一排的自行车倒下，需要几个条件.⇒通过引导学生对问题导思的分析，引出数学归纳法的证明步骤.⇒通过例1及互动探究，使学生掌握利用数学归纳法证明恒等式.⇒通过例2及互动探究，使学生掌握利用数学归纳法证明不等式.⇒通过例3及变式训练，使学生掌握数学归纳法在数列问题中的应用.⇒归纳小结，整体认识本节知识.⇒完成当堂双基达标，巩固本节课所学知识，并进行反馈矫正.在学校，我们经常会看到这样的一种现象：排成一排的自行车，如果一个同学将第一辆自行车不小心弄倒了，那么整排自行车就会倒下．1．试想要使整排自行车倒下，需要具备哪几个条件？【提示】(1)第一辆自行车倒下；(2)任意相邻的两辆自行车，前一辆倒下一定导致后一辆倒下．2．利用这种思想方法能解决哪类数学问题？【提示】一些与正整数n有关的问题．数学归纳法是用来证明与正整数n有关的数学命题的一种方法，它的基本步骤是：(1)验证：n＝1时，命题成立；(2)在假设当n＝k(k≥1)时命题成立的前提下，推出当n＝k＋1时，命题成立．根据(1)(2)可以断定命题对一切正整数n都成立．拓展：一般地，数学归纳法可按下列步骤进行：(1)(归纳奠基)证明当n取第一个值n0(n0∈N*)时命题成立；(2)(归纳递推)假设n＝k(k≥n0)时命题成立，证明当n＝k＋1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.＋【思路探究】第(1)步验证n＝1时等式成立，第(2)步在假设n＝k等式成立的基础上，等式左边加上n＝k＋1时新增的项，整理出等式右边的项．【自主解答】(1)当n＝1时，左边＝1，右边＝1，等式成立．(2)假设当n＝k(k≥1)时，等式成立，即1＋3＋…＋(2k－1)＝k2，那么，当n＝k＋1时，1＋3＋…＋(2k－1)＋[2(k＋1)－1]＝k2＋[2(k＋1)－1]＝k2＋2k＋1＝(k＋1)2.这就是说，当n＝k＋1时等式成立．根据(1)和(2)，可知等式对任意正整数n都成立．1．本题在推证“n＝k＋1”等式成立时，必须把归纳假设“n＝k”时1＋3＋…＋(2k－1)＝k2作为必备条件使用上，否则就不是数学归纳法了．2．用数学归纳法证明与自然数有关的等式命题，关键在于“先看项”，弄清等式两边的构成规律，等式的两边各有多少项，项的多少与n的取值是否有关，由n＝k到n＝k＋1时，等式两边会增加多少项．将本例等式左边的“n个奇数的和”改为“n个偶数的和”即变为2＋4＋…＋2n＝n2＋n(n∈N＋)．【证明】(1)当n＝1时，左边＝2，右边＝1＋1＝2，等式成立．(2)假设当n ＝k (k ≥1)时等式成立，即2＋4＋…＋2k ＝k 2＋k 成立， 那么当n ＝k ＋1时， 2＋4＋…＋2k ＋2(k ＋1) ＝k 2＋k ＋2(k ＋1) ＝(k ＋1)2＋k ＋1，这就说，当n ＝k ＋1时等式成立．根据(1)和求证：1n ＋1＋1n ＋2＋…＋13n >56，(n ≥2，n ∈N *)．【思路探究】 在由n ＝k 到n ＝k ＋1的推证过程中，可用分析法或“放缩”的技巧来证明．【自主解答】 (1)当n ＝2时，左边＝13＋14＋15＋16＝5760，故左边>右边，不等式成立．(2)假设当n ＝k (k ≥2，k ∈N *)时命题成立，即 1k ＋1＋1k ＋2＋…＋13k >56，则当n ＝k ＋1时，1(k ＋1)＋1＋1(k ＋1)＋2＋…＋13k ＋13k ＋1＋13k ＋2＋13(k ＋1)＝1k ＋1＋1k ＋2＋…＋13k ＋(13k ＋1＋13k ＋2＋13k ＋3－1k ＋1) >56＋(13k ＋1＋13k ＋2＋13k ＋3－1k ＋1)，* 法一 (分析法)下面证*式≥56，即13k ＋1＋13k ＋2＋13k ＋3－1k ＋1>0， 只需证(3k ＋2)(3k ＋3)＋(3k ＋1)(3k ＋3)＋(3k ＋1)(3k ＋2)－3(3k ＋1)(3k ＋2)>0， 只需证(9k 2＋15k ＋6)＋(9k 2＋12k ＋3)＋(9k 2＋9k ＋2)－(27k 2＋27k ＋6)>0， 只需证9k ＋5>0，显然成立．所以当n ＝k ＋1时，不等式也成立．法二 (放缩法)*式>(3×13k ＋3－1k ＋1)＋56＝56，所以当n ＝k ＋1时，不等式也成立．由(1)(2)可知，原不等式对一切n ≥2，n ∈N *均成立．1．本题中证明*式>56，用到了两种方法，其中分析法思维量较小，但运算量较大，而放缩法虽然运算量小，但需要通过观察、比较挖掘出已有代数式和目标间的差异，适当放缩，故思维量较大．2．对与正整数有关的不等式的证明，如果其它方法较困难，可考虑用数学归纳法证明，使用数学归纳法的难点在第二个步骤上，这时除了一定要运用归纳假设外，还经常用到比较法、放缩法、配凑法、分析法等．若n 为大于1的自然数，求证：1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n >1324.【证明】 (1)n ＝2时，12＋1＋12＋2＝712>1324.(2)假设当n ＝k 时成立，即1k ＋1＋1k ＋2＋…＋12k >1324.则当n ＝k ＋1时，1k ＋2＋1k ＋3＋…＋12k ＋12k ＋1＋12k ＋2＋1k ＋1－1k ＋1>1324＋12k ＋1＋12k ＋2－1k ＋1＝1324＋1－1＝13＋1>13.由(1)(2)可知，原不等式成立.n n ＋1n n (1)当a 1＝2时，求a 2，a 3，a 4，并由此猜想出a n 的一个通项公式； (2)当a 1≥3时，证明对所有的n ≥1，有a n ≥n ＋2.【思路探究】 令n ＝1，2，3，求a 2，a 3，a 4→由a 2，a 3，a 4的式子结构猜想a n→数学归纳法证明【自主解答】 (1)由a 1＝2，得a 2＝a 21－a 1＋1＝3， 由a 2＝3，得a 3＝a 22－2a 2＋1＝4， 由a 3＝4，得a 4＝a 23－3a 3＋1＝5，由此猜想a n 的一个通项公式：a n ＝n ＋1(n ≥1)． (2)证明：①当n ＝1时，a 1≥3＝1＋2，不等式成立．②假设当n ＝k (k ≥1)时不等式成立，即a k ≥k ＋2， 那么，a k ＋1＝a k (a k －k )＋1≥(k ＋2)(k ＋2－k )＋1≥k ＋3. 即n ＝k ＋1时，a k ＋1≥(k ＋1)＋2.由①②可知，对n ≥1，都有a n ≥n ＋2.1．本题用数学归纳法证明数列问题的思路为：归纳—猜想—证明．2．数列是定义在N ＋上的特殊函数，这与数学归纳法运用的范围是一致的，并且数列的递推公式与归纳原理实质上是一致的，数列中不少问题常用数学归纳法解决．已知数列{a n }的前n 项和为S n ，且a 1＝1，S n ＝n 2a n (n ∈N ＋)． (1)试求出S 1，S 2，S 3，S 4，并猜想S n 的表达式； (2)证明你的猜想，并求出a n 的表达式．【解】 (1)∵a n ＝S n －S n －1(n ≥2)，S n ＝n 2a n ， ∴S n ＝n 2(S n －S n －1)．∴S n ＝n 2n 2－1S n －1(n ≥2)，∵a 1＝1，∴S 1＝a 1＝1，S 2＝43，S 3＝32＝64，S 4＝85，猜想S n ＝2nn ＋1.(2)证明：①当n ＝1时，S 1＝1成立．②假设n ＝k (k ≥1，k ∈N ＋)时，等式成立，即S k ＝2kk ＋1，当n ＝k ＋1时，S k ＋1＝(k ＋1)2·a k ＋1＝a k ＋1＋S k ＝a k ＋1＋2kk ＋1，∴a k ＋1＝2(k ＋2)(k ＋1)，∴S k ＋1＝(k ＋1)2·a k ＋1＝2(k ＋1)k ＋2＝2(k ＋1)(k ＋1)＋1，∴n ＝k ＋1时等式也成立，得证．∴根据①②可知，对于任意n ∈N ＋，等式均成立．又∵a k ＋1＝2(k ＋2)(k ＋1)，∴a n ＝2n (n ＋1).放缩法在不等式证明中的应用(12分)已知S n ＝1＋12＋13＋…＋1n(n >1，n ∈N *)．求证：S 2n >1＋n2(n ≥2，n ∈N *)．【思路点拨】 先弄清S 2n 的含义，然后用数学归纳法证明，在由n ＝k 推证n ＝k ＋1时，要注意已有代数式和目标的区别，适当放缩．【规范解答】 (1)当n ＝2时，S 2n ＝1＋12＋13＋14＝2512>1＋22，即n ＝2时命题成立.3分(2)假设n ＝k (k ≥2，k ∈N *)时命题成立，4分即S 2k ＝1＋12＋13＋…＋12k >1＋k2，5分则当n ＝k ＋1时，S 2k ＋1＝1＋12＋13＋…＋12k ＋12k ＋1＋…＋12k 1>1＋k 2＋12k ＋1＋12k ＋2＋…＋12k 1 8分>1＋k 2＋2k 2k ＋2k ＝1＋k 2＋12＝1＋k ＋12，10分故当n ＝k ＋1时，命题也成立.11分由(1)(2)知，对于一切n ≥2的正整数不等式都成立.12分1．此题容易犯两个错误，一是由n ＝k 到n ＝k ＋1项数变化弄错，认为12k 的后一项为121，实际上应为12＋1，二是12＋1＋12＋2＋…＋12＋1共有多少项，实际上2k ＋1到2k ＋1是自然数递增，项数为2k ＋1－(2k ＋1)＋1＝2k.2．由n ＝k 推证n ＝k ＋1的过程中，用上归纳假设后，要有目标意识，如本题得到1＋k 2＋12k ＋1＋12k ＋2＋…＋12k 1后，注意到目标为1＋k ＋12，故只需证12k ＋1＋12k ＋2＋…＋12k 1≥12即可，故考虑将12k ＋m 缩小为12k ＋2k，从而得出目标．。
《数学归纳法》教学设计一、【教材分析】本节课选自《普通高中课程标准实验教科书数学选修2-2（北师大版）》第一章第四节《数学归纳法》。
在之前的学习中，我们已经用不完全归纳法得出了许多结论，例如某些数列的通项公式，但它们的正确性还有待证明。
因此，数学归纳法的学习是在合情推理的基础上，对归纳出来的与正整数有关的命题进行科学的证明，它将一个无穷的归纳过程转化为有限步骤的演绎过程。
通过把猜想和证明结合起来，让学生认识数学的本质，把握数学的思维。
本节课是数学归纳法的第一课时，主要让学生了解数学归纳法的原理，并能够用数学归纳法解决一些简单的与正整数有关的问题。
二、【学情分析】我任教的班级学生基础较好，思维活跃。
学生在学习本节课新知的过程中可能存在两方面的困难：一是从“骨牌游戏原理”启发得到“数学方法”的过程有困难；二是解题中如何正确使用数学归纳法，尤其是第二步中如何使用递推关系，可能出现问题。
三、【策略分析】本节课中教师引导学生形成积极主动，勇于探究的学习精神，以及合作探究的学习方式；注重提高学生的数学思维能力；体验从“实际生活—理论—实际应用”的过程；采用“教师引导—学生探索”相结合的教学方法，在教与学的和谐统一中，体现数学的价值，注重信息技术与数学课程的合理整合。
四、【教学目标】（1）知识与技能目标：①理解数学归纳法的原理与实质，掌握数学归纳法证题的两个步骤；②会用数学归纳法证明某些简单的与正整数有关的命题。
（2）过程与方法目标：努力创设愉悦的课堂气氛，使学生处于积极思考，大胆质疑的氛围中，提高学生学习兴趣和课堂效率，让学生经历知识的构建过程，体会归纳递推的数学思想。
（3）情感态度与价值观目标：通过本节课的教学，使学生领悟数学归纳法的思想，由生活实例，激发学生学习的热情，提高学生学习的兴趣，培养学生大胆猜想，小心求证，以及发现问题、提出问题，解决问题的数学能力。
五、【教学重难点】教学重点：借助具体实例了解数学归纳法的基本思想，掌握它的基本步骤，能熟练运用它证明一些简单的与正整数n 有关的数学命题； 教学难点：数学归纳法中递推关系的应用。
数学归纳法【教学目标】知识与技能： 理解数学归纳法的概念，掌握数学归纳法的步骤；过程与方法： 经历观察、思考、分析、抽象、概括出数学归纳法的两个步骤，初步形成归纳、猜想和发现的能力；情感态度价值观：通过数学归纳法的学习初步形成严谨务实的科学态度和严谨的数学思维品质与数学理性精神。
【教学重点】 理解数学归纳法的实质意义，掌握数学归纳法的证题步骤。
【教学难点】 运用数学归纳法时，在“归纳递推”的步骤中发现具体问题的递推关系。
【教后反思】 【教学过程】 一、创设情景 1. 摸球实验已知盒子里面有5个兵乓球，如何证明盒子里面的球全是橙色？2. 今天，据观察第一个到学校的是男同学，第二个到学校的也是男同学，第三个到学校的还是男同学，于是得出：这所学校里的学生都是男同学。
象这种由一系列特殊事例得出一般结论的方法，我们把它叫做归纳法。
（1） 是完全归纳法，结论正确（2）是不完全归纳法，结论不一定正确。
问题：这些问题都与自然数有关，自然数有无限多个，我们无法对其一一验证，那么如何证明一个与自然数有关的命题呢？例如对于数列{}n a ,已知111,1n n n a a a a +==+, 通过对n=1,2,3,4前4项的归纳，猜想其通项公式为1n a n= 。
这个猜想是否正确，如何证明？数学中常用数学归纳法证明。
二、探索新知1、了解多米诺骨牌游戏，可得，只要满足以下两条件，所有多米诺骨牌就都能倒下：（1）第一块骨牌倒下；（2）任意相邻的两块骨牌，前一块倒下一定导致后一块倒下。
思考：条件（1）（2）的作用是什么？ 2、用多米诺骨牌原理解决数学问题。
思考：你能类比多米诺骨牌游戏解决这个问题吗？ 分析：3、数学归纳法的原理一般地，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 取第一个值0n 时命题成立（0n 为n 取的第一个值 ）；（2）（归纳递推）假设),(*0N k n k k n ∈≥=时命题成立，证明当1+=k n 时命题也成立。
北师大版数学高三上册数学归纳法教案一、引言数学归纳法是高中数学中的重要方法之一，它能够帮助我们证明和推断各种数学命题。
本教案旨在通过详细介绍北师大版数学高三上册数学归纳法的相关知识和应用，帮助学生掌握和运用该方法。
二、数学归纳法的基本概念和原理1. 数学归纳法的基本思想数学归纳法是通过分析某一命题在特定情况下的正确性，再证明此命题在更一般情况下的正确性，从而得出结论。
2. 数学归纳法的三个步骤（1）基础步骤：证明命题在某个特定情况下成立。
（2）归纳假设：假设命题在某一情况下成立。
（3）归纳步骤：证明在基础步骤成立的情况下，命题在下一个情况也成立。
三、数学归纳法的具体应用1. 数列的性质证明数学归纳法可以用于证明各种数列的性质，如等差数列、等比数列等。
例如，证明等差数列的通项公式。
2. 等式的推导证明数学归纳法可以用于证明各种等式的推导过程，如加法公式、乘法公式等。
例如，证明加法公式：$(a+b)^2=a^2+2ab+b^2$。
3. 不等式的证明数学归纳法可以用于证明各种不等式的性质，如柯西-施瓦茨不等式、均值不等式等。
例如，证明柯西-施瓦茨不等式：$|\sum_{i=1}^{n} a_ib_i|^2 \leq(\sum_{i=1}^{n} a_i^2)(\sum_{i=1}^{n} b_i^2)$。
四、数学归纳法的习题讲解1. 基础题目（1）已知数列$\{a_n\}$满足$a_1=3$，$a_{n+1}=a_n+2$，求证数列$\{a_n\}$为等差数列。
证明过程：基础步骤：当$n=1$时，$a_1=3$成立。
归纳假设：假设对于任意的$n=k$，$a_k=a_1+2(k-1)$成立。
归纳步骤：考察$n=k+1$的情况，$a_{k+1}=a_k+2$。
由归纳假设，$a_k=a_1+2(k-1)$，代入得$a_{k+1}=a_1+2(k-1)+2=a_1+2k=a_1+2(k+1-1)$。
所以，命题对于$n=k+1$也成立。
数学归纳法(第一课时)教学设计【教学目标】知识与技能：（1）初步理解数学归纳法的原理；（2）掌握用数学归纳法证明数学命题的两个步骤；（3）会用数学证明一些与正整数相关的简单恒等式。
过程与方法亲历知识的构建过程----发现问题、提出问题、分析问题、解决问题；体会类比的数学思想；感受无限的问题用有限的步骤来解决的思想方法。
情感目标体会数学源于实际，高于实际的科学价值与文化价值；培养学生大胆猜想，小心求证的思维素质和科学精神；通过发现问题、提出问题、解决问题、合作交流等环节培养数学交流能力和合作精神。
【教学重点】借助具体实例了解数学归纳法的基本思想，掌握它的基本步骤，运用它证明一些与正整数有关的简单恒等式，特别要注意递推步骤中归纳假设的运用。
【教学难点】（1）理解数学归纳法整体的严密性和有效性。
（2）递推步骤中如何利用归纳假设，即如何利用假设证明当n=k+1时结论正确。
【教学过程设计】精美句子1、善思则能“从无字句处读书”。
读沙漠，读出了它坦荡豪放的胸怀；读太阳，读出了它普照万物的无私；读春雨，读出了它润物无声的柔情。
读大海，读出了它气势磅礴的豪情。
读石灰，读出了它粉身碎骨不变色的清白。
2、幸福幸福是“临行密密缝，意恐迟迟归”的牵挂；幸福是“春种一粒粟，秋收千颗子”的收获. 幸福是“采菊东篱下，悠然见南山”的闲适；幸福是“奇闻共欣赏，疑义相与析”的愉悦。
幸福是“随风潜入夜，润物细无声”的奉献；幸福是“夜来风雨声，花落知多少”的恬淡。
幸福是“零落成泥碾作尘，只有香如故”的圣洁。
幸福是“壮志饥餐胡虏肉，笑谈渴饮匈奴血”的豪壮。
幸福是“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”的胸怀。
幸福是“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”的气节。
3、大自然的语言丰富多彩：从秋叶的飘零中，我们读出了季节的变换；从归雁的行列中，我读出了集体的力量；从冰雪的消融中，我们读出了春天的脚步；从穿石的滴水中，我们读出了坚持的可贵；从蜂蜜的浓香中，我们读出了勤劳的甜美。
1.4 数学归纳法【学习目标】1． 使学生了解归纳法, 理解数学归纳的原理与实质．2． 掌握数学归纳法证题的两个步骤；会用“数学归纳法”证明简单的与自然数有关的命题． 3． 培养学生观察, 分析, 论证的能力, 进一步发展学生的抽象思维能力和创新能力，让学生经历知识的构建过程, 体会类比的数学思想．4． 努力创设课堂愉悦情境，使学生处于积极思考、大胆质疑氛围，提高学生学习的兴趣和课堂效率．5． 通过对例题的探究，体会研究数学问题的一种方法(先猜想后证明), 激发学生的学习热情，使学生初步形成做数学的意识和科学精神．【学习重点】归纳法意义的认识和数学归纳法产生过程的分析 【学习难点】数学归纳法中递推思想的理解【学习程序】第一阶段：输入阶段——创造学习情境，提供学习内容 1． 创设问题情境，启动学生思维(1) 不完全归纳法引例：明朝刘元卿编的《应谐录》中有一个笑话：财主的儿子学写字．这则笑话中财主的儿子得出“四就是四横、五就是五横……”的结论，用的就是“归纳法”，不过，这个归纳推出的结论显然是错误的．(2) 完全归纳法对比引例：有一位师傅想考考他的两个徒弟，看谁更聪明一些．他给每人一筐花生去剥皮，看看每一粒花生仁是不是都有粉衣包着，看谁先给出答案．大徒弟费了很大劲将花生全部剥完了；二徒弟只拣了几个饱满的，几个干瘪的，几个熟好的，几个没熟的，几个三仁的，几个一仁、两仁的，总共不过一把花生．显然，二徒弟先给出答案，他比大徒弟聪明．在生活和生产实际中，归纳法也有广泛应用．例如气象工作者、水文工作者依据积累的历史资料作气象预测，水文预报，用的就是归纳法．这些归纳法却不能用完全归纳法． 2． 回顾数学旧知，追溯归纳意识（从生活走向数学，与学生一起回顾以前学过的数学知识，进一步体会归纳意识，同时让学生感受到我们以前的学习中其实早已接触过归纳．）(1) 不完全归纳法实例： 给出等差数列前四项, 写出该数列的通项公式．(2) 完全归纳法实例： 证明圆周角定理分圆心在圆周角内部、外部及一边上三种情况． 3． 借助数学史料, 促使学生思辨（在生活引例与学过的数学知识的基础上，再引导学生看数学史料，能够让学生多方位多角度体会归纳法，感受使用归纳法的普遍性．同时引导学生进行思辨：在数学中运用不完全归纳法常常会得到错误的结论，不管是我们还是数学大家都可能如此．那么，有没有更好的归纳法呢？）问题1 已知n a ＝22)55(+-n n （n ∈N ），(1)分别求1a ；2a ；3a ；4a ．(2)由此你能得到一个什么结论？这个结论正确吗？（培养学生大胆猜想的意识和数学概括能力．概括能力是思维能力的核心．鲁宾斯坦指出：思维都是在概括中完成的．心理学认为“迁移就是概括”，这里知识、技能、思维方法、数学原理的迁移，我找的突破口就是学生的概括过程．）问题2 费马（Fermat ）是17世纪法国著名的数学家，他曾认为，当n ∈N 时，122+n一定都是质数，这是他对n ＝0，1，2，3，4作了验证后得到的．后来，18世纪伟大的瑞士科学家欧拉（Euler ）却证明了1252+＝4 294 967 297＝6 700 417×641，从而否定了费马的推测．没想到当n ＝5这一结论便不成立．问题3 41)(2++=n n n f , 当n ∈N 时，)(n f 是否都为质数？验证： f （0）＝41，f （1）＝43，f （2）＝47，f （3）＝53，f （4）＝61，f （5）＝71，f （6）＝83，f （7）＝97，f （8）＝113，f （9）＝131，f （10）＝151，…，f （39）＝1 601．但是f （40）＝1 681＝241，是合数．第二阶段：新旧知识相互作用阶段——新旧知识作用，搭建新知结构 4． 搜索生活实例，激发学习兴趣（在第一阶段的基础上，由生活实例出发，与学生一起解析归纳原理, 揭示递推过程．孔子说：“知之者不如好之者，好之者不如乐之者．”兴趣这种个性心理倾向一般总是伴随着良好的情感体验．）实例：播放多米诺骨牌录像关键：(1) 第一张牌被推倒； (2) 假如某一张牌倒下, 则它的后一张牌必定倒下． 于是, 我们可以下结论： 多米诺骨牌会全部倒下．搜索：再举几则生活事例：推倒自行车, 早操排队对齐等． 5． 类比数学问题, 激起思维浪花类比多米诺骨牌过程, 证明等差数列通项公式d n a a n )1(1-+=：(1) 当n ＝1时等式成立； (2) 假设当n ＝k 时等式成立, 即d k a a k )1(1-+=, 则d a a k k +=+1=d k a ]1)1[(1-++, 即n ＝k ＋1时等式也成立． 于是, 我们可以下结论： 等差数列的通项公式d n a a n )1(1-+=对任何n ∈*N 都成立．（布鲁纳的发现学习理论认为，“有指导的发现学习”强调知识发生发展过程．这里通过类比多米诺骨牌过程，让学生发现数学归纳法的雏形，是一种再创造的发现性学习．） 6． 引导学生概括, 形成科学方法证明一个与正整数有关的命题关键步骤如下： (1) 证明当n 取第一个值0n 时结论正确；(2) 假设当n ＝k (k ∈*N ，k ≥0n ) 时结论正确, 证明当n ＝k ＋1时结论也正确． 完成这两个步骤后, 就可以断定命题对从0n 开始的所有正整数n 都正确． 这种证明方法叫做数学归纳法．第三阶段：操作阶段——巩固认知结构，充实认知过程 7． 蕴含猜想证明, 培养研究意识典例分析（本例要求学生先猜想后证明，既能巩固归纳法和数学归纳法，也能教给学生做数学的方法，培养学生独立研究数学问题的意识和能力．） 例1 数列{}n a 满足,2n n S n a =-*n N ∈，先计算前4项后，猜想n a 的表达式，并用数学归纳法证明；变式练习1 已知下列等式 11=，)21(41+-=-，321941++=+- ，……猜想第n 个式子并证明你的猜想。
§1.4 数学归纳法(2)教案【学情分析】：数学归纳法是一种特殊的直接证明的方法，在证明一些与正整数n（n 取无限多个值）有关的数学命题时，数学归纳法往往是非常有用的研究工具，它通过有限个步骤的推理，证明n取无限多个正整数的情形。
本节课是在上节课的基础上进上步熟悉数学归纳法的证题原理及步骤。
【教学目标】：（1）知识与技能：理解“归纳法”和“数学归纳法”的含意和本质；掌握数学归纳法证题的两个步骤一个结论；会用“数学归纳法”证明与正整数有关的数学命题。
（2）过程与方法：初步掌握归纳与推理的方法；培养大胆猜想，小心求证的辩证思维素质。
（3）情感态度与价值观：培养学生对于数学内在美的感悟能力。
【教学重点】：进一步巩固对数学归纳法的基本思想的认识，掌握它的基本步骤(特别要注意递推步骤中归纳假设的运用和恒等变换的运用)，运用它证明一些与正整数有关的数学命题。
【教学难点】：如何理解数学归纳法证题的有效性；递推步骤中如何利用归纳假设。
【教学过程设计】：【练习与测试】：1． 使用数学归纳法证明22()nn n N <∈，若不等式成立，则n 的取值范围是（ ） A. 2n ≥ B. 3n ≥ C. 4n ≥ D. 5n ≥答案：D解：当n 取第一个值5时，命题成立。
2．用数学归纳法证明“*)(11312111N n n n n ∈>++++++ ”，要证明第一步时，左边的式子= 。
答案：1213413121=++。
3．当*N n ∈时，求证：3()2nn >。
证明：（1）当n=1时，左式=32，右式=1，312>，原不等式成立。
（2）假设当n=k 时，原不等式成立，即3()2kk >则当n=k+1时，左式=13333()()22222k k kk k +=>=+132,1,()12k k k k +≥∴≥+>+上式即所以n=k+1时结论成立综合（1）（2）原不等式对于任意*N n ∈均成立。
第一章 推理与证明 第四节 数学归纳法★ 学习目标1．理解数学归纳法的原理，掌握运用数学归纳法证题的一般步骤； 2．掌握数学归纳法第二步：“设)(0n k k n≥=时成立，去证1+=k n 时成立”推理中“凑”的思想的运用，能运用数学归纳法证明简单的数学问题；★ 学法指导通过例题的学习，充分理解数学归纳法的原理：命题的成立具有递推性，第一步是说明递推有起点，第二步是说明递推性成立。
体会能运用数学归纳法证明的问题特征，掌握运用数学归纳法证题的思维过程和步骤，了解运用数学归纳法证题的关键和难点在第二步，在第二步的证明中要注意从)(0n k k n≥=到1+=k n 时式子两边项数的变化，可考虑先把1+=k n 时的式子写出来，与)(0n k k n ≥=时的式子对照，然后先将一边“凑”齐，再想办法“凑”另一边。
特别注意用数学归纳法证题时，“设当)(0n k k n ≥=时成立”的结果，在证明“1+=k n 时”也成立时要作为条件运用。
通过练习逐步学会运用数学归纳法进行简单的数学证明。
★ 知识点归纳1．数学归纳法是用来证明某些与 有关的数学命题的一种方法。
2．数学归纳法的基本步骤是：① ；② 。
★ 重难点剖析重点：理解数学归纳法原理，掌握用数学归纳法证题 的一般步骤； 难点：用数学归纳法证题的第二步； 剖析：1．数学归纳法的第一步是说明命题对n 的初始值0n 成立；第二步是说明命题对n 具有递推性。
两步缺一不可。
2．第二步是关键也是难点。
一要注意“假设”要在接下来的证明中作为条件使用，二要注意1+=k n 时相对于)(0n k k n≥=时项数的变化，三要体会“凑”的思想的应用。
★ 典例分析例1 用数学归纳法证明： =--++-+-n n 211214131211 nn n 212111+++++ （*∈N n ）分析：上式成立的初始值是1=n ，此时左边的最后一项是21-，所以左边共有两项：211-；而右边的第一项是21，最后一项也是21，即右边只有一项；搞清楚左右两边的项数很关键。
高考数学总复习 数学归纳法学案 理 北师大版导学目标： 1.了解数学归纳法的原理.2.能用数学归纳法证明一些简单的数学命题．自主梳理 1．归纳法由一系列有限的特殊事例得出________的推理方法叫归纳法．根据推理过程中考查的对象是涉及事物的全体或部分可分为____归纳法和________归纳法．2．数学归纳法设{P n }是一个与正整数相关的命题集合，如果：(1)证明起始命题________(或________)成立；(2)在假设______成立的前提下，推出________也成立，那么可以断定{P n }对一切正整数成立．3．数学归纳法证题的步骤(1)(归纳奠基)证明当n 取第一个值__________时命题成立．(2)(归纳递推)假设______________________________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n 0开始的所有正整数n 都成立．自我检测1．用数学归纳法证明：“1＋a ＋a 2＋…＋a n ＋1＝1－a n ＋21－a(a ≠1)”在验证n ＝1时，左端计算所得的项为( )A ．1B ．1＋aC ．1＋a ＋a 2D ．1＋a ＋a 2＋a 32．如果命题P (n )对于n ＝k (k ∈N *)时成立，则它对n ＝k ＋2也成立，又若P (n )对于n ＝2时成立，则下列结论正确的是( )A ．P (n )对所有正整数n 成立B ．P (n )对所有正偶数n 成立C ．P (n )对所有正奇数n 成立D ．P (n )对所有大于1的正整数n 成立3．(2011·台州月考)证明n ＋22<1＋12＋13＋14＋…＋12n <n ＋1(n >1)，当n ＝2时，中间式子等于( )A ．1B ．1＋12C ．1＋12＋13D ．1＋12＋13＋144．用数学归纳法证明“2n >n 2＋1对于n >n 0的正整数n 都成立”时，第一步证明中的起始值n 0应取( )A ．2B ．3C ．5D ．65．用数学归纳法证明“n 3＋(n ＋1)3＋(n ＋2)3 (n ∈N *)能被9整除”，要利用归纳假设证n ＝k ＋1时的情况，只需展开( )A ．(k ＋3)3B ．(k ＋2)3C ．(k ＋1)3D ．(k ＋1)3＋(k ＋2)3探究点一 用数学归纳法证明等式例1 对于n ∈N *，用数学归纳法证明：1·n ＋2·(n －1)＋3·(n －2)＋…＋(n －1)·2＋n ·1＝16n (n ＋1)(n ＋2)．变式迁移1 (2011·金华月考)用数学归纳法证明：对任意的n ∈N *,1－12＋13－14＋…＋12n －1－12n ＝1n ＋1＋1n ＋2＋…＋12n .探究点二 用数学归纳法证明不等式例2 用数学归纳法证明：对一切大于1的自然数，不等式⎝⎛⎭⎫1＋13⎝⎛⎭⎫1＋15…⎝⎛⎭⎫1＋12n －1>2n ＋12均成立．变式迁移2 已知m 为正整数，用数学归纳法证明：当x >－1时，(1＋x )m ≥1＋mx .探究点三 用数学归纳法证明整除问题例3 用数学归纳法证明：当n ∈N *时，a n ＋1＋(a ＋1)2n －1能被a 2＋a ＋1整除．变式迁移3 用数学归纳法证明：当n 为正整数时，f (n )＝32n ＋2－8n －9能被64整除．从特殊到一般的思想例 (14分)已知等差数列{a n }的公差d 大于0，且a 2、a 5是方程x 2－12x ＋27＝0的两根，数列{b n }的前n 项和为T n ，且T n ＝1－12b n .(1)求数列{a n }、{b n }的通项公式；(2)设数列{a n }的前n 项和为S n ，试比较1b n与S n ＋1的大小，并说明理由．【答题模板】解 (1)由已知得⎩⎪⎨⎪⎧a 2＋a 5＝12a 2a 5＝27，又∵{a n }的公差大于0，∴a 5>a 2，∴a 2＝3，a 5＝9.∴d ＝a 5－a 23＝9－33＝2，a 1＝1，∴a n ＝1＋(n －1)×2＝2n －1.[2分]∵T n ＝1－12b n ，∴b 1＝23，当n ≥2时，T n －1＝1－12b n －1，∴b n ＝T n －T n －1＝1－12b n －⎝⎛⎭⎫1－12b n －1， 化简，得b n ＝13b n －1，[4分]∴{b n }是首项为23，公比为13的等比数列，即b n ＝23·⎝⎛⎭⎫13n －1＝23n ，∴a n ＝2n －1，b n ＝23n .[6分](2)∵S n ＝1＋(2n －1)2n ＝n 2，∴S n ＋1＝(n ＋1)2，1b n ＝3n2.以下比较1b n与S n ＋1的大小：当n ＝1时，1b 1＝32，S 2＝4，∴1b 1<S 2，当n ＝2时，1b 2＝92，S 3＝9，∴1b 2<S 3，当n ＝3时，1b 3＝272，S 4＝16，∴1b 3<S 4，当n ＝4时，1b 4＝812，S 5＝25，∴1b 4>S 5.猜想：n ≥4时，1b n >S n ＋1.[9分]下面用数学归纳法证明：①当n ＝4时，已证．②假设当n ＝k (k ∈N *，k ≥4)时，1b k >S k ＋1，即3k2>(k ＋1)2.[10分]那么，n ＝k ＋1时，1b k ＋1＝3k ＋12＝3·3k2>3(k ＋1)2＝3k 2＋6k ＋3＝(k 2＋4k ＋4)＋2k 2＋2k －1>[(k ＋1)＋1]2＝S (k ＋1)＋1，∴n ＝k ＋1时，1b n>S n ＋1也成立．[12分]由①②可知n ∈N *，n ≥4时，1b n >S n ＋1都成立．综上所述，当n ＝1,2,3时，1b n <S n ＋1，当n ≥4时，1b n>S n ＋1.[14分]【突破思维障碍】1．归纳——猜想——证明是高考重点考查的内容之一，此类问题可分为归纳性问题和存在性问题，本例中归纳性问题需要从特殊情况入手，通过观察、分析、归纳、猜想，探索出一般规律．2．数列是定义在N *上的函数，这与数学归纳法运用的范围是一致的，并且数列的递推公式与归纳原理实质上是一致的，数列中有不少问题常用数学归纳法解决．【易错点剖析】1．严格按照数学归纳法的三个步骤书写，特别是对初始值的验证不可省略，有时要取两个(或两个以上)初始值进行验证；初始值的验证是归纳假设的基础．2．在进行n ＝k ＋1命题证明时，一定要用n ＝k 时的命题，没有用到该命题而推理证明的方法不是数学归纳法．1．数学归纳法：先证明当n 取第一个值n 0时命题成立，然后假设当n ＝k (k ∈N *，k ≥n0)时命题成立，并证明当n ＝k ＋1时命题也成立，那么就证明了这个命题成立．这是因为第一步首先证明了n 取第一个值n 0时，命题成立，这样假设就有了存在的基础，至少k ＝n 0时命题成立，由假设合理推证出n ＝k ＋1时命题也成立，这实质上是证明了一种循环，如验证了n 0＝1成立，又证明了n ＝k ＋1也成立，这就一定有n ＝2成立，n ＝2成立，则n ＝3成立，n ＝3成立，则n ＝4也成立，如此反复以至无穷，对所有n ≥n 0的整数就都成立了．2．(1)第①步验证n ＝n 0使命题成立时n 0不一定是1，是使命题成立的最小正整数． (2)第②步证明n ＝k ＋1时命题也成立的过程中一定要用到归纳递推，否则就不是数学归纳法．(满分：75分)一、选择题(每小题5分，共25分)1．用数学归纳法证明命题“当n 是正奇数时，x n ＋y n 能被x ＋y 整除”，在第二步时，正确的证法是( )A ．假设n ＝k (k ∈N *)时命题成立，证明n ＝k ＋1命题成立B ．假设n ＝k (k 是正奇数)时命题成立，证明n ＝k ＋1命题成立C ．假设n ＝2k ＋1 (k ∈N *)时命题成立，证明n ＝k ＋1命题成立D ．假设n ＝k (k 是正奇数)时命题成立，证明n ＝k ＋2命题成立2．已知f (n )＝1n ＋1n ＋1＋1n ＋2＋…＋1n2，则( )A ．f (n )中共有n 项，当n ＝2时，f (2)＝12＋13B ．f (n )中共有n ＋1项，当n ＝2时，f (2)＝12＋13＋14C ．f (n )中共有n 2－n 项，当n ＝2时，f (2)＝12＋13D ．f (n )中共有n 2－n ＋1项，当n ＝2时，f (2)＝12＋13＋143．如果命题P (n )对n ＝k 成立，则它对n ＝k ＋1也成立，现已知P (n )对n ＝4不成立，则下列结论正确的是( )A ．P (n )对n ∈N *成立B ．P (n )对n >4且n ∈N *成立C ．P (n )对n <4且n ∈N *成立D ．P (n )对n ≤4且n ∈N *不成立4．(2011·日照模拟)用数学归纳法证明1＋2＋3＋…＋n 2＝n 4＋n 22，则当n ＝k ＋1时左端应在n ＝k 的基础上加上( )A ．k 2＋1B ．(k ＋1)2C.(k ＋1)4＋(k ＋1)22D ．(k 2＋1)＋(k 2＋2)＋(k 2＋3)＋…＋(k ＋1)2 5．(2011·湛江月考)已知f (x )是定义域为正整数集的函数，对于定义域内任意的k ，若f (k )≥k 2成立，则f (k ＋1)≥(k ＋1)2成立，下列命题成立的是( )A ．若f (3)≥9成立，且对于任意的k ≥1，均有f (k )≥k 2成立B ．若f (4)≥16成立，则对于任意的k ≥4，均有f (k )<k 2成立C ．若f (7)≥49成立，则对于任意的k <7，均有f (k )<k 2成立D ．若f (4)＝25成立，则对于任意的k ≥4，均有f (k )≥k 2成立 二、填空题(每小题4分，共12分)6．用数学归纳法证明“1＋2＋3＋…＋n ＋…＋3＋2＋1＝n 2 (n ∈N *)”时，从n ＝k 到n ＝k ＋1时，该式左边应添加的代数式是________．7．(2011·南京模拟)用数学归纳法证明不等式1n ＋1＋1n ＋2＋…＋1n ＋n >1324的过程中，由n＝k 推导n ＝k ＋1时，不等式的左边增加的式子是______________．8．凸n 边形有f (n )条对角线，凸n ＋1边形有f (n ＋1)条对角线，则f (n ＋1)＝f (n )＋________. 三、解答题(共38分)9．(12分)用数学归纳法证明1＋n 2≤1＋12＋13＋…＋12n ≤12＋n (n ∈N *)．10．(12分)(2011·新乡月考)数列{a n }满足a n >0，S n ＝12(a n ＋1a n)，求S 1，S 2，猜想S n ，并用数学归纳法证明．11．(14分)(2011·郑州月考)已知函数f (x )＝1x 2e －1|x |(其中e 为自然对数的底数)．(1)判断f (x )的奇偶性；(2)在(－∞，0)上求函数f (x )的极值；(3)用数学归纳法证明：当x >0时，对任意正整数n 都有f (1x)<n ！·x 2－n .学案39 数学归纳法自主梳理1．一般结论 完全 不完全 2.(1)P 1 P 0 (2)P k P k ＋1 3．(1)n 0 (n 0∈N *) (2)n ＝k (k ≥n 0，k ∈N *) n ＝k ＋1 自我检测1．C [当n ＝1时左端有n ＋2项，∴左端＝1＋a ＋a 2.]2．B [由n ＝2成立，根据递推关系“P (n )对于n ＝k 时成立，则它对n ＝k ＋2也成立”，可以推出n ＝4时成立，再推出n ＝6时成立，…，依次类推，P (n )对所有正偶数n 成立”．]3．D [当n ＝2时，中间的式子 1＋12＋13＋122＝1＋12＋13＋14.] 4．C [当n ＝1时，21＝12＋1；当n ＝2时，22<22＋1；当n ＝3时，23<32＋1； 当n ＝4时，24<42＋1.而当n ＝5时，25>52＋1，∴n 0＝5.] 5．A [假设当n ＝k 时，原式能被9整除， 即k 3＋(k ＋1)3＋(k ＋2)3能被9整除．当n ＝k ＋1时，(k ＋1)3＋(k ＋2)3＋(k ＋3)3为了能用上面的归纳假设，只需将(k ＋3)3展开，让其出现k 3即可．] 课堂活动区例1 解题导引 用数学归纳法证明与正整数有关的一些等式命题，关键在于弄清等式两边的构成规律：等式的两边各有多少项，由n ＝k 到n ＝k ＋1时，等式的两边会增加多少项，增加怎样的项．证明 设f (n )＝1·n ＋2·(n －1)＋3·(n －2)＋…＋(n －1)·2＋n ·1. (1)当n ＝1时，左边＝1，右边＝1，等式成立；(2)假设当n ＝k (k ≥1且k ∈N *)时等式成立， 即1·k ＋2·(k －1)＋3·(k －2)＋…＋(k －1)·2＋k ·1 ＝16k (k ＋1)(k ＋2)， 则当n ＝k ＋1时，f (k ＋1)＝1·(k ＋1)＋2[(k ＋1)－1]＋3[(k ＋1)－2]＋…＋[(k ＋1)－1]·2＋(k ＋1)·1 ＝f (k )＋1＋2＋3＋…＋k ＋(k ＋1) ＝16k (k ＋1)(k ＋2)＋12(k ＋1)(k ＋1＋1) ＝16(k ＋1)(k ＋2)(k ＋3)． 由(1)(2)可知当n ∈N *时等式都成立． 变式迁移1 证明 (1)当n ＝1时，左边＝1－12＝12＝11＋1＝右边，∴等式成立．(2)假设当n ＝k (k ≥1，k ∈N *)时，等式成立，即 1－12＋13－14＋…＋12k －1－12k ＝1k ＋1＋1k ＋2＋…＋12k .则当n ＝k ＋1时，1－12＋13－14＋…＋12k －1－12k ＋12k ＋1－12k ＋2 ＝1k ＋1＋1k ＋2＋…＋12k ＋12k ＋1－12k ＋2＝1k ＋1＋1＋1k ＋1＋2＋…＋12k ＋12k ＋1＋⎝ ⎛⎭⎪⎫1k ＋1－12k ＋2 ＝1k ＋1＋1＋1k ＋1＋2＋…＋12k ＋12k ＋1＋12(k ＋1)，即当n ＝k ＋1时，等式也成立，所以由(1)(2)知对任意的n ∈N *等式都成立．例2 解题导引 用数学归纳法证明不等式问题时，从n ＝k 到n ＝k ＋1的推证过程中，证明不等式的常用方法有比较法、分析法、综合法、放缩法等．证明 (1)当n ＝2时，左边＝1＋13＝43；右边＝52.∵左边>右边，∴不等式成立．(2)假设当n ＝k (k ≥2，且k ∈N *)时不等式成立， 即⎝⎛⎭⎫1＋13⎝⎛⎭⎫1＋15…⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋12k －1>2k ＋12. 则当n ＝k ＋1时，⎝⎛⎭⎫1＋13⎝⎛⎭⎫1＋15…⎝ ⎛⎭⎪⎫1＋12k －1⎣⎢⎡⎦⎥⎤1＋12(k ＋1)－1>2k＋12·2k＋22k＋1＝2k＋222k＋1＝4k2＋8k＋422k＋1>4k2＋8k＋322k＋1＝2k＋32k＋122k＋1＝2(k＋1)＋12.∴当n＝k＋1时，不等式也成立．由(1)(2)知，对于一切大于1的自然数n，不等式都成立．变式迁移2证明(1)当m＝1时，原不等式成立；当m＝2时，左边＝1＋2x＋x2，右边＝1＋2x，因为x2≥0，所以左边≥右边，原不等式成立；(2)假设当m＝k(k≥2，k∈N*)时，不等式成立，即(1＋x)k≥1＋kx，则当m＝k＋1时，∵x>－1，∴1＋x>0.于是在不等式(1＋x)k≥1＋kx两边同时乘以1＋x得，(1＋x)k·(1＋x)≥(1＋kx)(1＋x)＝1＋(k＋1)x＋kx2≥1＋(k＋1)x.所以(1＋x)k＋1≥1＋(k＋1)x，即当m＝k＋1时，不等式也成立．综合(1)(2)知，对一切正整数m，不等式都成立．例3解题导引用数学归纳法证明整除问题，由k过渡到k＋1时常使用“配凑法”．在证明n＝k＋1成立时，先将n＝k＋1时的原式进行分拆、重组或者添加项等方式进行整理，最终将其变成一个或多个部分的和，其中每个部分都能被约定的数(或式子)整除，从而由部分的整除性得出整体的整除性，最终证得n＝k＋1时也成立．证明(1)当n＝1时，a2＋(a＋1)＝a2＋a＋1能被a2＋a＋1整除．(2)假设当n＝k (k≥1且k∈N*)时，a k＋1＋(a＋1)2k－1能被a2＋a＋1整除，则当n＝k＋1时，a k＋2＋(a＋1)2k＋1＝a·a k＋1＋(a＋1)2(a＋1)2k－1＝a·a k＋1＋a·(a＋1)2k－1＋(a2＋a＋1)(a＋1)2k－1＝a[a k＋1＋(a＋1)2k－1]＋(a2＋a＋1)(a＋1)2k－1，由假设可知a[a k＋1＋(a＋1)2k－1]能被a2＋a＋1整除，∴a k＋2＋(a＋1)2k＋1也能被a2＋a＋1整除，即n＝k＋1时命题也成立．综合(1)(2)知，对任意的n∈N*命题都成立．变式迁移3证明(1)当n＝1时，f(1)＝34－8－9＝64，命题显然成立．(2)假设当n＝k (k≥1，k∈N*)时，f(k)＝32k＋2－8k－9能被64整除．则当n＝k＋1时，32(k ＋1)＋2－8(k ＋1)－9＝9(32k ＋2－8k －9)＋9·8k ＋9·9－8(k ＋1)－9＝9(32k ＋2－8k －9)＋64(k ＋1)即f (k ＋1)＝9f (k )＋64(k ＋1) ∴n ＝k ＋1时命题也成立．综合(1)(2)可知，对任意的n ∈N *，命题都成立． 课后练习区1．D [A 、B 、C 中，k ＋1不一定表示奇数，只有D 中k 为奇数，k ＋2为奇数．] 2．D3．D [由题意可知，P (n )对n ＝3不成立(否则P (n )对n ＝4也成立)．同理可推P (n )对n ＝2，n ＝1也不成立．]4．D [∵当n ＝k 时，左端＝1＋2＋3＋…＋k 2， 当n ＝k ＋1时，左端＝1＋2＋3＋…＋k 2＋(k 2＋1)＋…＋(k ＋1)2， ∴当n ＝k ＋1时，左端应在n ＝k 的基础上加上 (k 2＋1)＋(k 2＋2)＋(k 2＋3)＋…＋(k ＋1)2.] 5．D [f (4)＝25>42，∴k ≥4，均有f (k )≥k 2. 仅有D 选项符合题意．] 6．2k ＋1解析 ∵当n ＝k ＋1时，左边＝1＋2＋…＋k ＋(k ＋1)＋k ＋…＋2＋1，∴从n ＝k 到n ＝k ＋1时，应添加的代数式为(k ＋1)＋k ＝2k ＋1.7.1(2k ＋1)(2k ＋2)解析 不等式的左边增加的式子是 12k ＋1＋12k ＋2－1k ＋1＝1(2k ＋1)(2k ＋2). 8．n －1解析 ∵f (4)＝f (3)＋2，f (5)＝f (4)＋3，f (6)＝f (5)＋4，…，∴f (n ＋1)＝f (n )＋n －1.9．证明 (1)当n ＝1时，左边＝1＋12，右边＝12＋1，∴32≤1＋12≤32，命题成立．(2分) 当n ＝2时，左边＝1＋22＝2；右边＝12＋2＝52，∴2<1＋12＋13＋14<52，命题成立．(4分)(2)假设当n ＝k (k ≥2，k ∈N *)时命题成立，即1＋k 2<1＋12＋13＋…＋12k <12＋k ，(6分)则当n ＝k ＋1时，1＋12＋13＋…＋12k ＋12k ＋1＋12k ＋2＋…＋12k ＋2k >1＋k 2＋2k ·12k ＋1＝1＋k ＋12.(8分)又1＋12＋13＋…＋12k ＋12k ＋1＋12k ＋2＋…＋12k ＋2k <12＋k ＋2k ·12k ＝12＋(k ＋1)， 即n ＝k ＋1时，命题也成立．(10分)由(1)(2)可知，命题对所有n ∈N *都成立．(12分) 10．解 ∵a n >0，∴S n >0， 由S 1＝12(a 1＋1a 1)，变形整理得S 21＝1， 取正根得S 1＝1.由S 2＝12(a 2＋1a 2)及a 2＝S 2－S 1＝S 2－1得S 2＝12(S 2－1＋1S 2－1)，变形整理得S 22＝2，取正根得S 2＝ 2. 同理可求得S 3＝ 3.由此猜想S n ＝n .(4分) 用数学归纳法证明如下：(1)当n ＝1时，上面已求出S 1＝1，结论成立． (6分)(2)假设当n ＝k 时，结论成立，即S k ＝k . 那么，当n ＝k ＋1时， S k ＋1＝12(a k ＋1＋1a k ＋1)＝12(S k ＋1－S k ＋1S k ＋1－S k )＝12(S k ＋1－k ＋1S k ＋1－k )． 整理得S 2k ＋1＝k ＋1，取正根得S k ＋1＝k ＋1.故当n ＝k ＋1时，结论成立．(11分)由(1)、(2)可知，对一切n ∈N *，S n ＝n 都成立． (12分)11．(1)解 ∵函数f (x )定义域为{x ∈R |x ≠0} 且f (－x )＝1(－x )21xe ＝1x21xe ＝f (x )，∴f (x )是偶函数．(4分)(2)解 当x <0时，f (x )＝1x 21x e ，f ′(x )＝－2x 31x e ＋1x 21x e (－1x 2)＝－1x41x e (2x ＋1)，(6分)令f ′(x )＝0有x ＝－12，当x 变化时，f ′(x由表可知：当x＝－12时，f(x)取极大值4e－2，无极小值．(8分)(3)证明当x>0时f(x)＝1x21xe，∴f(1x)＝x2e－x.考虑到：x>0时，不等式f(1x)<n！·x2－n等价于x2e－x<n！·x2－n⇔x n<n！·e x(ⅰ)(9分)所以只要用数学归纳法证明不等式(ⅰ)对一切n∈N*都成立即可．①当n＝1时，设g(x)＝e x－x(x>0)，∵x>0时，g′(x)＝e x－1>0，∴g(x)是增函数，故g(x)>g(0)＝1>0，即e x>x(x>0)．所以当n＝1时，不等式(ⅰ)成立．(10分)②假设n＝k(k≥1，k∈N*)时，不等式(ⅰ)成立，即x k<k！e x，当n＝k＋1时，设h(x)＝(k＋1)！·e x－x k＋1(x>0)，h′(x)＝(k＋1)！e x－(k＋1)x k＝(k＋1)(k！e x－x k)>0，故h(x)＝(k＋1)！·e x－x k＋1(x>0)为增函数，∴h(x)>h(0)＝(k＋1)！>0，∴x k＋1<(k＋1)！·e x，即n＝k＋1时，不等式(ⅰ)也成立，(13分)由①②知不等式(ⅰ)对一切n∈N*都成立，故当x>0时，原不等式对n∈N*都成立．(14分)11。
§1.4 数学归纳法(3)教案
【教学目标】了解数学归纳法的原理及使用范围， 初步掌握数学归纳法证题的两个步骤和一个结论，会用数学归纳法证明一些简单的等式问题；通过对归纳法的复习，体会不完全归纳法的弊端，通过实例理解理论与实际的辨证关系；在学习中感受探索发现问题、提出问题的，解决问题的乐趣.
【教学重点】数学归纳法证题步骤,尤其是递推步骤中归纳假设 【教学难点】数学归纳法的原理
一、课前预习：（阅读教材69页，完成知识点填空）
1．数学归纳法的证题步骤
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 时命题成立；
(2)(归纳递推)假设当k n =（ ）时命题成立，推出当
时命题也成立．
只要完成这两个步骤，就可以断定命题对从0n 开始的所有正整数n 都成立． 上述证明方法叫做数学归纳法．
2．用框图表示数学归纳法的步骤
思考：
(1)在数学归纳法的第一步归纳奠基中，第一个值0n 是否一定为1?
(2)所有与正整数有关的命题都可以用数学归纳法证明吗？
(3)用数学归纳法证明问题时，归纳假设是否一定要用上？
二、课上学习：
例1：用数学归纳法证明：2
3333]
2)1([...321+=++++n n n
例2：设n ∈N*，n>1，用数学归纳法证明1＋
12＋13＋ (1)
>n.
例3:用数学归纳法证明(3n ＋1)·
n
7－1(n ∈N*)能被9整除．
例4:自学教材71页例2，探究72页练习B 第2题. 三、课后练习： 1．若)*(121...31211)(N n n n f ∈+++++
=，则1=n 时，)(n f 是( )
A ．1 B.13 C ．1＋12＋13
D ．非以上答案 2．一个关于自然数n 的命题，如果验证1=n 时命题成立，并在假设1,≥=k k n 时命题成立的基础上，证明了2+=k n 时命题成立，那么综合上述说法，可以证明对于( )
A ．一切自然数命题成立 B ．一切正奇数命题成立 C ．一切正偶数命题成立 D ．以上都不对 3．利用数学归纳法证明不等式14131 (2)
111>++++++n n n n 时，由k 递推到1+k 左边应添加的因式A.)1(21+k B. )1(21121+++k k C. )1(21121+-
+k k
D. 121
+k 4．用数学归纳法证明
2121)1(1...3121222+->++++n n (*N n ∈)，假设当k n =时不等式成立，则当
1+=k n 时，应推证的目标不等式是________．
5.用数学归纳法证明：a a a
a a n n --=++++++11...1212 (1*,≠∈a N n )，在验证1=n 成
立时，左边所得的项为( ) A ．1 B ．21a a ++ C ．a +1
D ．321a a a +++
6.设Sk ＝1k ＋1＋1k ＋2＋1k ＋3
＋…＋12k ，则Sk ＋1为( ) A ．Sk ＋12k ＋2 B ．Sk ＋12k ＋1＋12k ＋2 C ．Sk ＋12k ＋1－12k ＋2 D ．Sk ＋12k ＋2－12k ＋1。
