2019-2020学年高中数学 6.7数学归纳法提能训练 理 新人教A版.doc
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2019-2020学年高中数学 第二章 推理与证明 2.3.2 数学归纳法应用举例导学案新人教A 版选修1-2一、【学习目标】 能用数学归纳法证明一些简单的数学命题。
二、【课前案】阅读教材71-72页完成下列问题..1、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:--------------------------------------------------(2)假设由(1),(2)可知,命题对于从n 0开始的所有正整数n 都正确2.数学归纳法应用中的四个常见错误 数学归纳法是证明与正整数有关的命题的一种常用方法。
证明时,它的两个步骤:归纳奠基和归纳递推缺一不可。
使用数学归纳法解决问题易出现的四类错误:(1)初始值0n 确定的错误;(2)对项数估算的错误;(3)没有利用归纳递推;(4)关键步骤含糊不清。
用数学归纳法证明时有一个技巧,即当n=k+1时,代入假设后再写出结论,然后往中间”凑”。
但中间的计算过程必须有,不能省略也不能含糊不清。
这一步是数学归纳法的精华所在,阅卷老师关注的重要环节。
三、【课中案】型一:用数学归纳法证明数列求和公式例1用数学归纳法证明:6)12)(1(.........3212222++=++++n n n n型二:用数学归纳法证明平面几何区域个数问题例2用数学归纳法证明平面上n 个圆最多把平面分成22+-n n个区域型三:用数学归纳法证明不等式例3.求证:225n n n >≥时,当四、【课后案】1.用数学归纳法证明“2n >2n +1对于n >0n 的正整数n 成立”时,第一步证明中的起始值0n 应取( )A. 1B. 2C. 3D.5 2.若f(n)= *1111,()2321n N n +++⋅⋅⋅+∈+,则n=1时f(n)是 A. 1 B. 13 C. 11123++ D.以上对项数估算都有错误 3.用数学归纳法证明不等式11112321n +++⋅⋅⋅+-<n (n ∈*N )过程中,由n=k 递推到n=k+1时,不等式左端增加的项数是( )A. 1B. 2k-1C. 2kD. 2k +14.用数学归纳法证明(n+1)(n+2)…(n+n)= 2n ﹒1﹒3…(2n-1)(n ∈N)时,从“n=k →n=k+1”两边同乘以一个代数式,它是 ( )5.用数学归纳法证明21*122221()n n n N -+++⋅⋅⋅=-∈的过程如下:①当n=1时,左边=1,右边=121-=1,等式成立。
课时分层作业(十二) 数学归纳法(建议用时:45分钟)[基础达标练]一、选择题1.设f (n )=1+12+13+…+13n -1(n ∈N +),则f (n +1)-f (n )等于( )A.13n +2B.13n +13n +1C.13n +1+13n +2D.13n +13n +1+13n +2D [因为f (n )=1+12+13+…+13n -1,所以f (n +1)=1+12+13+…+13n -1+13n +13n +1+13n +2,所以f (n +1)-f (n )=13n +13n +1+13n +2.故选D.] 2.在应用数学归纳法证明凸n 边形的对角线为12n (n -3)条时,第一步检验第一个值n 0等于( )A .1B .2C .3D .0C [边数最少的凸n 边形是三角形.]3.已知a 1=12,a n +1=3a na n +3,猜想a n 等于( )A.3n +2 B.3n +3 C.3n +4D.3n +5 D [a 2=3a 1a 1+3=37, a 3=3a 2a 2+3=38,a 4=3a 3a 3+3=13=39,猜想a n =3n +5.] 4.用数学归纳法证明:(n +1)(n +2)…·(n +n )=2n×1×3…(2n -1)时,从“k 到k +1”左边需增乘的代数式是( )A .2k +1B.2k +1k +1C .2(2k +1) D.2k +2k +1C [当n =k +1时,左边=(k +1+1)(k +1+2)…·(k +1+k +1)=(k +1)·(k +2)·(k +3)…(k +k )·(2k +1)(2k +2)k +1=(k +1)(k +2)(k +3)…(k +k )·2(2k +1).]5.记凸k 边形的内角和为f (k ),则凸k +1边形的内角和f (k +1)等于f (k )加上( ) A .π2B .πC .2πD .32π B [从n =k 到n =k +1时,内角和增加π.] 二、填空题6.观察式子1=1,1-4=-(1+2),1-4+9=1+2+3,…,猜想第n 个式子应为________. [答案] 1-4+9-16+…+(-1)n -1n 2=(-1)n +1·n (n +1)27.用数学归纳法证明“1+2+22+…+2n -1=2n-1(n ∈N +)”的过程中,第二步假设n =k时等式成立,则当n =k +1时应得到________.[解析] ∵n =k 时,命题为“1+2+22+…+2k -1=2k-1”,∴n =k +1时为使用归纳假设, 应写成1+2+22+…+2k -1+2k =2k -1+2k =2k +1-1.[答案] 1+2+22+…+2k -1+2k =2k +1-18.用数学归纳法证明34n +1+52n +1(n ∈N +)能被14整除,当n =k +1时,对于34(k +1)+1+52(k+1)+1应变形为________. [解析] 34(k +1)+1+52(k +1)+1=34k +5+52k +3=81×34k +1+25×52k +1=81×34k +1+81×52k +1-56×52k +1=81×(34k +1+52k +1)-56×52k +1.[答案] 81×(34k +1+52k +1)-56×52k +1三、解答题9.用数学归纳法证明:⎝ ⎛⎭⎪⎫1-14⎝ ⎛⎭⎪⎫1-19⎝ ⎛⎭⎪⎫1-116…⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1n 2=n +12n (n ≥2,n ∈N +). [证明] (1)当n =2时,左边=1-14=34,右边=2+12×2=34.∴等式成立.(2)假设当n =k (k ≥2,k ∈N +)时,等式成立,即⎝ ⎛⎭⎪⎫1-14⎝ ⎛⎭⎪⎫1-19⎝ ⎛⎭⎪⎫1-116…⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1k 2=k +12k (k ≥2,k ∈N +).当n =k +1时,⎝ ⎛⎭⎪⎫1-14⎝ ⎛⎭⎪⎫1-19⎝ ⎛⎭⎪⎫1-116…⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1k 2⎣⎢⎡⎦⎥⎤1-1(k +1)2 =k +12k ·(k +1)2-1(k +1)2=(k +1)k ·(k +2)2k ·(k +1)2=k +22(k +1)=(k +1)+12(k +1),∴当n =k +1时,等式成立.根据(1)和(2)知,对n ≥2,n ∈N +时,等式成立.10.用数学归纳法证明:对于任意正整数n ,整式a n-b n都能被a -b 整除. [证明] (1)当n =1时,a n-b n=a -b 能被a -b 整除.(2)假设当n =k (k ∈N +,k ≥1)时,a k-b k能被a -b 整除,那么当n =k +1时,a k +1-bk +1=ak +1-a k b +a k b -bk +1=a k (a -b )+b (a k -b k ).因为(a -b )和a k -b k都能被a -b 整除,所以上面的和a k(a -b )+b (a k-b k)也能被a -b 整除.这也就是说当n =k +1时,ak +1-bk +1能被a -b 整除.根据(1)(2)可知对一切正整数n ,a n-b n都能被a -b 整除.[能力提升练]1.设f (n )=1n +1+1n +2+1n +3+ (12)(n ∈N +),那么f (n +1)-f (n )等于( ) A.12n +1B.12n +2 C.12n +1+12n +2D.12n +1-12n +2D [因为f (n )=1n +1+1n +2+ (12), 所以f (n +1)=1n +2+1n +3+…+12n +12n +1+12n +2, 所以f (n +1)-f (n )=12n +1+12n +2-1n +1=12n +1-12n +2.]2.某同学回答“用数学归纳法证明n 2+n <n +1(n ∈N +)的过程如下: 证明:(1)当n =1时,显然命题是正确的:(2)假设n =k 时有k (k +1)<k +1,那么当n =k +1时,(k +1)2+(k +1)=k 2+3k +2<k 2+4k +4=(k +1)+1,所以当n =k +1时命题是正确的.由(1)(2)可知对于n ∈N +,命题都是正确的.以上证法是错误的,错误在于( )A .从k 到k +1的推理过程没有使用归纳假设B .归纳假设的写法不正确C .从k 到k +1的推理不严密D .当n =1时,验证过程不具体A [证明(k +1)2+(k +1)<(k +1)+1时进行了一般意义的放大.而没有使用归纳假设k (k +1)<k +1.]3.用数学归纳法证明22+32+…+n 2=n (n +1)(2n +1)6-1(n ∈N +,且n >1)时,第一步应验证n =________,当n =k +1时,左边的式子为________.[解析] ∵所证明的等式为 22+32+…+n 2=n (n +1)(2n +1)6-1(n ∈N +,n >1).又∵第一步验证的值应为第一个值(初始值), ∴n 应为2.又∵当n =k +1时,等式左边的式子实际上是将左边式子中所有的n 换成k +1, 即22+32+…+k 2+(k +1)2. [答案] 2 22+32+…+k 2+(k +1)24.是否存在常数a ,b ,c 使等式(n 2-12)+2(n 2-22)+…+n (n 2-n 2)=an 4+bn 2+c 对一切正整数n 成立?证明你的结论.[解] 存在.分别用n =1,2,3代入,解方程组⎩⎪⎨⎪⎧a +b +c =0,16a +4b +c =3,81a +9b +c =18,得⎩⎪⎨⎪⎧a =14,b =-14,c =0,故原等式右边=n 44-n 24.下面用数学归纳法证明.(1)当n =1时,由上式可知等式成立.(2)假设当n =k (k ∈N +,k ≥1)时等式成立,即(k 2-12)+2(k 2-22)+…+k (k 2-k 2)=14k4-14k 2. 则当n =k +1时,左边=[(k +1)2-12]+2[(k +1)2-22]+…+k [(k +1)2-k 2]+(k +1)·[(k +1)2-(k +1)2]=(k 2-12)+2(k 2-22)+…+k (k 2-k 2)+(2k +1)+2(2k +1)+…+k (2k +1)=14k 4-14k 2+(2k +1)·k (k +1)2=14(k +1)4-14(k +1)2,故n =k +1时,等式成立. 由(1)(2)得等式对一切n ∈N +均成立.。
高三 一轮复习 6.7 数学归纳法(检测学生版)一、 选择题(共6小题,每题5分,共30分)1.用数学归纳法证明不等式1n +1+1n +2+…+12n >1324(n >2)时的过程中,由n =k 到n =k +1时,不等式的左边( )A .增加了一项12 k +1B .增加了两项12k +1+12 k +1C .增加了两项12k +1+12 k +1 ,又减少了一项1k +1D .增加了一项12 k +1 ,又减少了一项1k +12.平面内有n 条直线,最多可将平面分成f (n )个区域,则f (n )的表达式为( )A .n +1B .2n C.n 2+n +22D .n 2+n +1 3.用数学归纳法证明“1+a +a 2+…+an +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 34.(2012·江西,6)观察下列各式:a +b =1,a 2+b 2=3,a 3+b 3=4,a 4+b 4=7,a 5+b 5=11,…,则a 10+b 10=( )A .28B .76C .123D .1995.给出以下数对序列:(1,1)(1,2)(2,1)(1,3)(2,2)(3,1)(1,4)(2,3)(3,2)(4,1)…… 记第i 行的第j 个数对为a ij ,如a 43=(3,2),则a nm =( )A .(m ,n -m +1)B .(m -1,n -m )C .(m -1,n -m +1)D .(m ,n -m ) 6.利用数学归纳法证明不等式1+12+13+…+12n -1<f (n )(n ≥2,n ∈N *)的过程,由n =k 到n =k +1时,左边增加了( )A .1项B .k 项C .2k -1项D .2k 项二、填空题(共4小题,每题5分,共20分)7.用数学归纳法证明:(n +1)(n +2)·…·(n +n )=2n ×1×3×…×(2n -1)(n ∈N *)时,从“n =k 到n =k +1”时,左边应增添的代数式为________.8.已知f (n )=1+12+13+…+1n (n ∈N *),用数学归纳法证明f (2n )>n 2时,f (2k +1)-f (2k )=________. 9.某个命题与自然数n 有关,如果当n =k (k ∈N *)时该命题成立,那么可推得当n =k +1时该命题也成立.那么当n =________时,该命题不成立,可推得n =5时该命题也不成立.10.平面上有n 条直线,它们任何两条不平行,任何三条不共点,设k 条这样的直线把平面分成f (k )个区域,则k +1条直线把平面分成的区域数f (k +1)=f (k )+________.三、解答题(共2小题,每题10分,共20分)11.在数列{a n },{b n }中,a 1=2,b 1=4,且a n ,b n ,a n +1成等差数列,b n ,a n +1,b n +1成等比数列(n ∈N *).(1)求a 2,a 3,a 4及b 2,b 3,b 4;(2)根据计算结果,猜想{a n },{b n }的通项公式,并用数学归纳法证明.12.设数列{a n }满足a n +1=a 2n -na n +1,n =1,2,3,….(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n ≥1,有①a n ≥n +2;②11+a 1+11+a 2+…+11+a n ≤12.。
第六章 第七节 数学归纳法(时间60分钟,满分80分)一、选择题(共6个小题,每小题5分,满分30分) 1.已知f (n )=1n +1n +1+1n +2+…+1n 2,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+14解析:项数为n 2-(n -1)=n 2-n +1. 答案:D2.利用数学归纳法证明不等式1+12+13+…+12n -1<f (n )(n ≥2,n ∈N *)的过程,由n =k到n =k +1时,左边增加了( )A .1项B .k 项C .2k -1项 D .2k项解析:1+12+13+…+12k +1-1-(1+12+13+…+12k -1)=12k +12k +1+…+12k +1-1,共增加了2k项.答案:D3.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 *)正确,再推n =2k +3正确 B .假设n =2k -1(k ∈N *)正确,再推n =2k +1正确 C .假设n =k (k ∈N *)正确,再推n =k +1正确 D .假设n =k (k ≥1)正确,再推n =k +2正确 解析:首先要注意n 为奇数,其次还要使n 能取到1. 答案:B4.下列代数式(其中k ∈N *)能被9整除的是( ) A .6+6·7kB .2+7k -1C .2(2+7k +1) D .3(2+7k)解析:本题考查用数学归纳法证明整除性问题.(1)当k =1时,显然只有3(2+7k)能被9整除.(2)假设当k =n (n ∈N *)时,命题成立,即3(2+7n )能被9整除,那么3(2+7n +1)=21(2+7n)-36.这就是说,k =n +1时命题也成立. 答案:D5.满足1×2+2×3+3×4+…+n (n +1)=3n 2-3n +2的自然数n 等于( ) A .1 B .1或2 C .1,2,3 D .1,2,3,4解析:当n =1时,左端=1×2=2, 右端=3×12-3×1+2=2,命题成立; 当n =2时,左端=1×2+2×3=8, 右端=3×22-3×2+2=8,命题成立; 当n =3时,左端1×2+2×3+3×4=20, 右端=3×32-3×3+2=20,命题成立; 当n =4时,左端1×2+2×3+3×4+4×5=40, 右端=3×42-3×4+2=38,命题不成立. 答案:C6.对于不等式n 2+n <n +1(n ∈N *),某同学的证明过程如下: (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 +12+k +1=k 2+3k +2<k 2+3k +2+k +2=k +22=(k +1)+1,∴当n =k +1时,不等式成立. 则上述证法( ) A .过程全部正确 B .n =1验得不正确 C .归纳假设不正确D .从n =k 到n =k +1的推理不正确解析:用数学归纳法证题的关键在于合理运用归纳假设. 答案:D二、填空题(共3小题,每小题5分,满分15分)7.观察下列不等式:1>12,1+12+13>1,1+12+13+…+17>32,1+12+13+…+115>2,1+12+13+…+131>52,…,由此猜测第n 个不等式为____________(n ∈N *).解析:3=22-1,7=23-1,15=24-1,可猜测:1+12+13+…+12n -1>n 2.答案:1+12+13+…+12n -1>n28.如图,这是一个正六边形的序列:则第n 个图形的边数为________.解析:第(1)图共6条边,第(2)图共11条边,第(3)图共16条边,……,其边数构成等差数列,则第(n )图的边数为a n =6+(n -1)×5=5n +1.答案:5n +19.(2011·某某模拟)若数列{a n }的通项公式a n =1n +12,记=2(1-a 1)(1-a 2) (1)a n ),试通过计算c 1,c 2,c 3的值,推测=________.解析:c 1=2(1-a 1)=2×(1-14)=32,c 2=2(1-a 1)(1-a 2)=2×(1-14)×(1-19)=43,c 3=2(1-a 1)(1-a 2)(1-a 3)=2×(1-14)×(1-19)×(1-116)=54,故由归纳推理得=n +2n +1. 答案:n +2n +1三、解答题10.数列{a n }满足S n =2n -a n (n ∈N *).(1)计算a 1,a 2,a 3,a 4,并由此猜想通项公式a n ; (2)用数学归纳法证明(1)中的猜想. 解:(1)a 1=1,a 2=32,a 3=74,a 4=158,由此猜想a n =2n-12n -1(n ∈N *).(2)证明:当n =1时,a 1=1,结论成立. 假设n =k (k ≥1且k ∈N *)时,结论成立,即a k =2k-12k -1,那么n =k +1(k ≥1且k ∈N *)时,a k +1=S k +1-S k =2(k +1)-a k +1-2k +a k =2+a k -a k +1.∴2a k +1=2+a k .∴a k +1=2+a k 2=2+2k-12k -12=2k +1-12k, 这表明n =k +1时,结论成立. ∴a n =2n-12n -1(n ∈N *).11.(2010·某某高考)已知△ABC 的三边长都是有理数. (1)求证:cos A 是有理数;(2)求证:对任意正整数n ,cos nA 是有理数.证明:(1)由AB 、BC 、AC 为有理数及余弦定理知cos A =AB 2+AC 2-BC 22AB ·AC是有理数.(2)用数学归纳法证明cos nA 和sin A ·sin nA 都是有理数.①当n =1时,由(1)知cos A 是有理数,从而有sin A ·sin A =1-cos 2A 也是有理数. ②假设当n =k (k ≥1)时,cos kA 和sin A ·sin kA 都是有理数. 当n =k +1时,由cos(k +1)A =cos A ·cos kA -sin A ·sin kA ,sin A ·sin(k +1)A =sin A ·(sin A ·cos kA +cos A ·sin kA ) =(sin A ·sin A )·cos kA +(sin A ·sin kA )·cos A ,及①和归纳假设,知cos(k +1)A 与sin A ·sin(k +1)A 都是有理数. 即当n =k +1时,结论成立.综合①、②可知,对任意正整数n ,cos nA 是有理数.12.已知数列{a n }中,a 1=2,a n +1=(2-1)(a n +2),n =1,2,3,…. (1)求数列{a n }的通项公式;(2)若数列{b n }中,b 1=2,b n +1=3b n +42b n +3,n =1,2,3,…,证明:2<b n ≤a 4n -3,n =1,2,3,….解:(1)因为a n +1=(2-1)(a n +2)=(2-1)(a n -2)+(2-1)(2+2)=(2-1)(a n-2)+2,所以a n +1-2=(2-1)(a n -2).所以数列{a n -2}是首项为2-2,公比为2-1的等比数列, 所以a n -2=2(2-1)n,即{a n }的通项公式a n =2[(2-1)n+1],n =1,2,3,….(2)用数学归纳法证明:(ⅰ)当n=1时,因为2<2=b1=a1=2,所以2<b1≤a1,结论成立;(ⅱ)假设当n=k(k≥1且k∈N*)时,结论成立,即2<b k≤a4k-3,即0<b k-2≤a4k-3-2.当n=k+1时,b k+1-2=3b k+42b k+3-2=3-22b k+4-322b k+3=3-22b k-22b k+3>0,又12b k+3<122+3=3-2 2.所以b k+1-2=3-22b k-22b k+3<(3-22)2(b k-2)≤(2-1)4(a4k-3-2)=a4k+1- 2.也就是说,当n=k+1时,结论成立.根据(ⅰ)和 (ⅱ)知,2<b n≤a4n-3,n=1,2,3,….。
一数学归纳法学习目标:1.了解数学归纳法的原理及其使用范围.(重点)2.会利用数学归纳法证明一些简单问题.(重点、难点)教材整理数学归纳法的概念阅读教材P46~P50,完成下列问题.一般地,当要证明一个命题对于不小于某正整数n0的所有正整数n都成立时,可以用以下两个步骤:(1)证明当n=n0时命题成立;(2)假设当n=k(k∈N+,且k≥n0)时命题成立,证明_n=k+1时命题也成立.在完成了这两个步骤后,就可以断定命题对于不小于n0的所有正整数都成立.这种证明方法称为数学归纳法.数学归纳法证明中,在验证了n=1时命题正确,假定n=k时命题正确,此时k的取值范围是( )A .k ∈NB .k >1,k ∈N +C .k ≥1,k ∈N +D .k >2,k ∈N +C [数学归纳法是证明关于正整数n 的命题的一种方法,所以k 是正整数,又第一步是递推的基础,所以k 大于等于1.]1-12+13-14+...+12n -1-12n =1n +1+1n +2+ (12). [精彩点拨] 要证等式的左边共2n 项,右边共n 项,f (k )与f (k +1)相比左边增二项,右边增一项,而且左、右两边的首项不同.因此,由“n =k ”到“n =k +1”时要注意项的合并.[自主解答] ①当n =1时,左边=1-12=12=11+1=右边,所以等式成立.②假设n =k (k ≥1,k ∈N +)时等式成立,即1-12+13-14+...+12k -1-12k =1k +1+1k +2+ (12),则当n =k +1时, 左边=1-12+13-14+…+12k -1-12k +12k +1-12k +2=⎝ ⎛⎭⎪⎫1k +1+1k +2+…+12k +12k +1-12k +2=⎝ ⎛⎭⎪⎫1k +2+…+12k +12k +1+⎝ ⎛⎭⎪⎫1k +1-12k +2=1k +2+…+12k +12k +1+12k +2=右边, 所以,n =k +1时等式成立. 由①②知,等式对任意n ∈N +成立.1.用数学归纳法证明等式的关键在于“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,等式的两边会增加多少项,增加怎样的项.2.利用数学归纳法证明代数恒等式时要注意两点:一是要准确表述n =n 0时命题的形式,二是要准确把握由n =k 到n =k +1时,命题结构的变化特点.并且一定要记住:在证明n =k +1成立时,必须使用归纳假设,这是数学归纳法证明的核心环节.1.用数学归纳法证明:12-22+32-42+…+(2n-1)2-(2n)2=-n(2n+1).[证明](1)当n=1时,左边=12-22=-3,右边=-1×(2×1+1)=-3,等式成立.(2)假设当n=k(k≥1)时,等式成立,就是12-22+32-42+…+(2k-1)2-(2k)2=-k(2k+1).当n=k+1时,12-22+32-42+…+(2k-1)2-(2k)2+(2k+1)2-(2k+2)2=-k(2k+1)+(2k+1)2-[2(k+1)]2=-k(2k+1)-(4k+3)=-(2k2+5k+3) =-(k+1)[2(k+1)+1],所以n=k+1时等式也成立,根据(1)和(2)可知,等式对任何n∈N+都成立.+[精彩点拨]先验证n=1时命题成立,然后再利用归纳假设证明,关键是找清f(k+1)与f(k)的关系并设法配凑.[自主解答](1)当n=1时,原式=(3×1+1)×7-1=27,能被9整除,命题成立.(2)假设当n=k(k∈N+,k≥1)时,(3k+1)·7k-1能被9整除,则当n=k+1时,[ 3(k+1)+1]·7k+1-1=[21(k+1)+7]·7k-1=[(3k+1)+(18k+27)]·7k-1=[(3k+1)·7k-1]+9(2k+3)·7k.∵[(3k+1)·7k-1]和9(2k+3)·7k都能被9整除,∴[ (3k+1)·7k-1]+9(2k+3)·7k能被9整除,即[3(k+1)+1]·7k+1-1能被9整除,即当n=k+1时命题成立.由(1)(2)可知,对任何n∈N+,命题都成立,即(3n+1)·7n-1能被9整除(n∈N+).1.证明本题时关键是用归纳假设式子(3k+1)·7k-1表示n=k+1时的式子.2.用数学归纳法证明整除问题关键是利用增项、减项、拆项、并项、因式分解等恒等变形的方法去凑假设、凑结论,从而利用归纳假设使问题获证.一般地,证明一个与n有关的式子f(n)能被一个数a(或一个代数式g(n)) 整除,主要是找到f(k+1)与f(k)的关系,设法找到式子f1(k),f2(k),使得f(k+1)=f(k)·f1(k)+f2(k).2.求证:n3+(n+1)3+(n+2)3能被9整除.[证明](1)当n=1时,13+(1+1)3+(1+2)3=36,36能被9整除,命题成立.(2)假设n=k(k≥1,k∈N+)时,命题成立,即k3+(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=(k+1)3+(k+2)3+k3+3k2·3+3k·32+33=[k3+(k+1)3+(k+2)3]+9(k2+3k+3),由归纳假设知,上式中两项都能被9整除,故n=k+1时,命题也成立.由(1)和(2)可知,对n∈N+命题成立.+点,那么这n条直线的交点个数f(n)是多少?并证明你的结论.[精彩点拨](1)从特殊入手,求f(2),f(3),f(4),猜想出一般性结论f(n);(2)利用数学归纳法证明.[自主解答] 当n =2时,f (2)=1 ;当n =3时,f (3)=3; 当n =4时,f (4)=6. 因此猜想f (n )=n (n -1)2(n ≥2,n ∈N +).下面利用数学归纳法证明:(1)当n =2时,两条相交直线有一个交点, 又f (2)=12×2×(2-1)=1.∴n =2时,命题成立.(2)假设当n =k (k ≥2且k ∈N +)时命题成立,就是该平面内满足题设的任何k 条直线的交点个数为f (k )=12k (k -1),当n =k +1时,其中一条直线记为l ,剩下的k 条直线为l 1,l 2,…,l k . 由归纳假设知,剩下的k 条直线之间的交点个数为f (k )=k (k -1)2.由于l 与这k 条直线均相交且任意三条不过同一点, 所以直线l 与l 1,l 2,l 3,…,l k 的交点共有k 个, ∴f (k +1)=f (k )+k =k (k -1)2+k =k 2+k2=k (k +1)2=(k +1)[(k +1)-1]2,∴当n =k +1时,命题成立.由(1)(2)可知,命题对一切n ∈N +且n ≥2时成立.1.从特殊入手,寻找一般性结论,并探索n 变化时,交点个数间的关系.2.利用数学归纳法证明几何问题时,关键是正确分析由n =k 到n =k +1时几何图形的变化规律并结合图形直观分析,要讲清原因.3.在本例中,探究这n条直线互相分割成线段或射线的条数是多少?并加以证明.[解]设分割成线段或射线的条数为f(n),则f(2)=4,f(3)=9,f(4)=16.猜想n条直线分割成线段或射线的条数f(n)=n2(n≥2),下面利用数学归纳法证明.(1)当n=2时,显然成立.(2)假设当n=k(k≥2,且k∈N+)时,结论成立,f(k)=k2.则当n=k+1时,设有l1,l2,…,l k,l k+1,共k+1条直线满足题设条件.不妨取出直线l1,余下的k条直线l2,l3,…,l k,l k+1互相分割成f(k)=k2条射线或线段.直线l1与这k条直线恰有k个交点,则直线l1被这k个交点分成k+1条射线或线段.k 条直线l2,l3,…,l k-1中的每一条都与l1恰有一个交点,因此每条直线又被这一个交点多分割出一条射线或线段,共有k 条.故f (k +1)=f (k )+k +1+k =k 2+2k +1=(k +1)2, ∴当n =k +1时,结论正确.由(1)(2)可知,上述结论对一切n ≥2且n ∈N +均成立.1.数学归纳法中,n 取的第一个值n 0是否一定是1?[提示] n 0不一定是1,指适合命题的第一个正整数,不是一定从1开始. 2.如何理解数学归纳法的两个步骤之间的关系?[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桥梁,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n 0以后的数时命题是否正确,我们无法判断.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)也就无意义了.【例4】 用数学归纳法证明:1+a +a 2+…+a n +1=1-a n +21-a(a ≠1,n ∈N +),在验证n =1成立时,左边计算的结果是( )A .1B .1+aC .1+a +a 2D .1+a +a 2+a 3[精彩点拨] 注意左端特征,共有n +2项,首项为1,最后一项为a n +1.C [实际是由1(即a 0)起,每项指数增加1,到最后一项为a n +1,所以n =1时,左边的最后一项应为a 2,因此左边计算的结果应为1+a +a 2.]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为1.2.递推是关键:正确分析由n=k到n=k+1时式子项数的变化是应用数学归纳法成功证明问题的保障.4.当f (k )=1-12+13-14+…+12k -1-12k,则f (k +1)=f (k )+________.[解析] f (k +1)=1-12+13-14+…+12k -1-12k +12k +1-12(k +1),∴f (k +1)=f (k )+12k +1-12(k +1). [答案]12k +1-12k +21.用数学归纳法证明:1+2+3+…+(2n +1)=(n +1)· (2n +1)时,在验证n =1成立时,左边所得的代数式为( ) A .1 B .1+3 C .1+2+3D .1+2+3+4C [当n =1时左边所得的代数式为1+2+3.]2.某个与正整数n 有关的命题,如果当n =k (k ∈N +且k ≥1)时命题成立,则一定可推得当n =k +1时,该命题也成立.现已知n =5时,该命题不成立,那么应有( )A .当n =4时,该命题成立B .当n =6时,该命题成立C .当n =4时,该命题不成立D .当n =6时,该命题不成立C [若n =4时命题成立,由递推关系知n =5时命题成立,与题中条件矛盾,所以n =4时,该命题不成立.]3.用数学归纳法证明等式(n +1)(n +2)…(n +n )=2n·1·3·…·(2n -1)(n ∈N +)时,从“n =k 到n =k +1”左端需乘以的代数式为( )A .2k +1B .2(2k +1)C .2k +1k +1D .2k +3k +1B [当n =k 时,等式为(k +1)(k +2)…(k +k )=2k·1·3·…·(2k -1).当n =k +1时,左边=[(k +1)+1][(k +1)+2]…[(k +1)+k ][(k +1)+(k +1)]=(k +2)(k +3)…(k +k )·(2k +1)(2k +2).比较n =k 和n =k +1时等式的左边,可知左端需乘以(2k +1)(2k +2)k +1=2(2k +1).故选B.]4.用数学归纳法证明:“1×4+2×7+3×10+…+n (3n +1)=n (n +1)2,n ∈N +”时,若n =1,则左端应为________.[解析] 当n =1时,左端应为1×4=4. [答案] 45.用数学归纳法证明:1+a +a 2+…+an -1=1-a n1-a(a ≠1,n ∈N +). [证明] (1)当n =1时,左边=1,右边=1-a1-a =1,等式成立.(2)假设当n =k (k ∈N +)时,等式成立, 即1+a +a 2+…+a k -1=1-a k1-a. 那么n =k +1时, 左边=1+a +a 2+…+a k -1+a k=1-a k1-a+a k=1-a k+a k-a k +11-a =1-a k +11-a=右边, 所以等式也成立.由(1)(2)可知,对任意n ∈N +等式均成立.。
课下梯度提能(二)一、题组对点训练 对点练一 弧度的概念 1.下列叙述中正确的是( ) A .1弧度是1度的圆心角所对的弧 B .1弧度是长度为半径的弧 C .1弧度是1度的弧与1度的角之和D .1弧度是长度等于半径长的弧所对的圆心角的大小,它是角的一种度量单位 解析:选D 由弧度的定义知,选项D 正确. 2.与角-π6终边相同的角是( )A.5π6 B.π3 C.11π6 D.2π3解析:选C 与角-π6终边相同的角的集合为{α|α=-π6+2k π,k ∈Z },当k =1时,α=-π6+2π=11π6,故选C.3.角-2912π的终边所在的象限是( )A .第一象限B .第二象限C .第三象限D .第四象限解析:选D -2912π=-4π+1912π,1912π的终边位于第四象限,故选D.对点练二 角度与弧度的换算 4.下列转化结果错误的是( ) A .60°化成弧度是π3B .-103π化成度是-600°C .-150°化成弧度是-76πD.π12化成度是15° 解析:选C 对于A ,60°=60×π180=π3;对于B ,-10π3=-103×180°=-600°;对于C ,-150°=-150×π180=-56π;对于D ,π12=112×180°=15°.5.把角-690°化为2k π+α(0≤α<2π,k ∈Z )的形式为________. 解析:法一:-690°=-⎝ ⎛⎭⎪⎫690×π180=-236π. ∵-236π=-4π+π6,∴-690°=-4π+π6.法二:-690°=-2×360°+30°,则-690°=-4π+π6.答案:-4π+π66.已知角α=-2 020°.(1)将α改写成φ+2k π(k ∈Z,0≤φ<2π)的形式,并指出α是第几象限角; (2)在区间[-2π,4π)上找出与α终边相同的角.解:(1)因为α=-2 020°=-6×360°+140°,且140°=140×π180=7π9,所以α=-12π+7π9,故α是第二象限角.(2)与α终边相同的角可表示为θ=2k π+7π9,k ∈Z ,又-2π≤θ<4π,所以k =-1,0,1, 将k 的值分别代入θ=2k π+7π9,k ∈Z ,得θ=-11π9,7π9,25π9.对点练三 扇形的弧长公式和面积公式的应用7.在半径为10的圆中,240°的圆心角所对的弧长为( ) A.403π B.203π C.2003 D.4003π 解析:选A 240°=240180π=43π,∴弧长l =43π×10=403π,选A.8.若扇形的面积为3π8,半径为1,则扇形的圆心角为( )A.3π2 B.3π4 C.3π8 D.3π16解析:选B S 扇形=12lR =12(αR )·R =12αR 2,由题中条件可知S 扇形=3π8,R =1,从而α=2S 扇形R 2=3π41=3π4,故选B. 9.一个扇形的面积为1,周长为4,则圆心角的弧度数为________.解析:设扇形的半径为R ,弧长为l ,则2R +l =4. 根据扇形面积公式S =12lR ,得1=12l ·R .联立⎩⎪⎨⎪⎧2R +l =4,12l ·R =1.解得R =1,l =2,∴α=l R =21=2.答案:210.如图,已知扇形AOB 的圆心角为120°,半径长为6,求弓形ACB 的面积.解:∵120°=120180π=23π,∴l =6×23π=4π,∴AB ︵的长为4π.∵S 扇形OAB =12lr =12×4π×6=12π,如图所示,有S △OAB =12×AB ×OD (D 为AB 中点)=12×2×6cos 30°×3=9 3. ∴S 弓形ACB =S 扇形OAB -S △OAB =12π-9 3. ∴弓形ACB 的面积为12π-9 3. 二、综合过关训练1.角α的终边落在区间⎝ ⎛⎭⎪⎫-3π,-5π2内,则角α所在的象限是( ) A .第一象限 B .第二象限 C .第三象限 D .第四象限解析:选C -3π的终边在x 轴的非正半轴上,-5π2的终边在y 轴的非正半轴上,故角α为第三象限角.2.如果1弧度的圆心角所对的弦长为2,那么这个圆心角所对的弧长为( )A.1sin 0.5B .sin 0.5C .2sin 0.5D .tan 0.5解析:选A 连接圆心与弦的中点,则弦心距、弦长的一半、半径构成一个直角三角形.弦长的一半为1,弦所对的圆心角也为1,所以圆的半径为1sin 0.5,所以该圆心角所对的弧长为1×1sin 0.5=1sin 0.5,故选A.3.圆弧长度等于其所在圆内接正三角形的边长,则该圆弧所对圆心角的弧度数为( ) A.π3 B.2π3C. 3 D .2 解析:选C 如图,设圆的半径为R ,则圆的内接正三角形的边长为3R ,所以圆弧长度为3R 的圆心角的弧度数α=3RR= 3.4.集合P ={α|2k π≤α≤(2k +1)π,k ∈Z },Q ={α|-4≤α≤4},则P ∩Q =( ) A .∅B .{α|-4≤α≤-π,或0≤α≤π}C .{α|-4≤α≤4}D .{α|0≤α≤π}解析:选B 如图,在k ≥1或k ≤-2时,[2k π,(2k +1)π]∩[-4,4]为空集,分别取k =-1,0,于是A ∩B ={α|-4≤α≤-π,或0≤α≤π}.5.在△ABC 中,若A ∶B ∶C =3∶5∶7,则角A ,B ,C 的弧度数分别为________. 解析:A +B +C =π,又A ∶B ∶C =3∶5∶7,所以A =π5,B =π3,C =7π15. 答案:π5,π3,7π156.若角α的终边与8π5角的终边相同,则在[0,2π]上,终边与α4角的终边相同的角是________.解析:由题意,得α=8π5+2k π,∴α4=2π5+k π2(k ∈Z ). 令k =0,1,2,3,得α4=2π5,9π10,7π5,19π10.答案:2π5,9π10,7π5,19π107.已知α=-800°.(1)把α改写成β+2k π(k ∈Z ,0≤β<2π)的形式,并指出α是第几象限角;(2)求γ,使γ与α的终边相同,且γ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2.解:(1)∵-800°=-3×360°+280°,280°=14π9,∴α=-800°=14π9+(-3)×2π.∵α与14π9角终边相同,∴α是第四象限角.(2)∵与α终边相同的角可写为2k π+14π9,k ∈Z 的形式,而γ与α的终边相同,∴γ=2k π+14π9,k ∈Z .又γ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫-π2,π2, ∴-π2<2k π+14π9<π2,k ∈Z ,解得k =-1,∴γ=-2π+14π9=-4π9.8.如图所示,已知一长为 3 dm ,宽为1 dm 的长方体木块在桌面上做无滑动的翻滚,翻滚到第四次时被一小木板挡住,使木块底面与桌面成30°的角.求点A 走过的路径长及走过的弧所在扇形的总面积.解:AA 1︵所在的圆半径是2 dm ,圆心角为π2;A 1A 2︵所在的圆半径是1 dm ,圆心角为π2;A 2A 3所在的圆半径是 3 dm ,圆心角为π3,所以点A 走过的路径长是三段圆弧之和,即2×π2+1×π2+3×π3=(9+23)π6(dm).。
2019-2020学年高中数学 6.1不等关系与不等式提能训练 理 新人教A 版一、选择题(每小题6分,共36分)1.(2012•湘潭模拟)若a<b<0,则下列不等式不能成立的是( )(A)11a b> (B)a b 22> (C)|a|>|b| (D)a b11()()22>2.(预测题)设a,b 为正实数,则“a <b ”是“a-1a <b-1b”成立的( ) (A)充分不必要条件(B)必要不充分条件 (C)充要条件(D)既不充分也不必要条件 3.若x ∈(12,1),a=log 2x,b=2log 2x,c=log 23x,则( ) (A)a <b <c (B)c <a <b (C)b <a <c (D)b <c <a4.(2012·石家庄模拟)设a 、b 、c 、d ∈R,且a >b,c >d,则下列结论正确的 是( )(A )a+c >b+d (B )a-c >b-d (C )ac >bd(D )a b d c>5.若A=(x+3)(x+7),B=(x+4)(x+6),则A ,B 的大小关系为( ) (A)A<B (B)A=B (C)A>B (D)不确定6.若1<a <3,-4<b <2,则a-|b|的取值范围是( ) (A)(-1,3) (B)(-3,6) (C)(-3,3) (D)(1,4) 二、填空题(每小题6分,共18分)7.(易错题)以下不等式:①a <0<b;②b <a <0;③b <0<a;④0<b <a;⑤ab >0,a >b ,其中使11a b<成立的充分条件是___________. 8.(8.(2012•岳阳模拟)若a<b<0,则1a b -与1a的大小关系为.9.(2012·福州模拟)设a >b >c >0,x y ==z =x,y,z 的大小顺序是_________.三、解答题(每小题15分,共30分)10.某公司租赁甲、乙两种设备生产A,B 两类产品,甲种设备每天能生产A 类产品5件和B 类产品10件,乙种设备每天能生产A 类产品6件和B 类产品20件.已知设备甲每天的租赁费为200元,设备乙每天的租赁费为300元,现该公司至少要生产A 类产品50件,B 类产品至少140件,所需租赁费最多不超过2 500元,写出满足上述所有不等关系的不等式. 11.已知b >a >0,x >y >0,求证:x y .x a y b++> 【探究创新】(16分)已知奇函数f(x)在R 上是单调递减函数,α,β,γ∈R ,α+β>0,β+γ>0,γ+α>0,试说明:f(α)+f(β)+f(γ)的值与0的关系.答案解析 1. 【解析】选B.由a<b<0知ab>0,因此11a b ab ab <,即11a b>成立, 由a<b<0得-a>-b>0,∴|a|>|b|>0成立,∵x1y ()2=是减函数,∴ab11()()22>成立,只有B 不成立. 2.【解题指南】对于充要条件问题,主要从两方面入手:看a <b 时11a b a b--<是否成立,若成立则充分条件具备,反之不具备,再从11a b a b--<入手看a <b 是否成立即可. 【解析】选C.∵0<a <b,∴110,a b>> ∴110,a b--<<由同向不等式的可加性得11a b a b--<,故充分条件具备.若11a b ,a b --<则11a b ()0,b a-+-<即(a-b)(1+1ab)<0,∵a,b 为正实数,∴1+1ab>0,故a-b <0,∴a <b 成立,故必要条件具备,故选C.3.【解题指南】利用对数函数的性质与不等式性质求解. 【解析】选C.∵x ∈(12,1),∴-1<log 2x <0. ∴c-a=log 2x(log 2x+1)(log 2x-1)>0,即c >a. a-b=-log 2x >0,∴a >b,∴c >a >b,故选C.4.【解析】选A.由不等式的可加性可知a+c >b+d, 而当a=2,b=1,c=-2,d=-3时,B 不一定成立, C ,D 中a 、b 、c 、d 符号不定,不一定成立.5.【解析】选A.因为(x+3)(x+7)-(x+4)(x+6)=(x 2+10x+21)-(x 2+10x+24)=-3<0, 故A<B.6.【解题指南】由已知先求出|b|的范围而后求得-|b|范围,再用不等式同向可加性可解.【解析】选C.由-4<b <2得0≤|b|<4,故-4<-|b|≤0,又1<a <3,故-3<a-|b|<3,故选C.7.【解析】①中a <0<b,则1a <0,1b >0,故11a b<成立. ②中b <a <0,则11b a >,即11a b <成立.③中b <0<a,则1a >0,1b <0,故11a b >,故11a b <不成立.④中0<b <a ,则11a b<成立.⑤中ab >0,若a >b >0,则11a b <成立,若b <a <0,则11a b<也成立.答案:①②④⑤ 8. 【解析】()11b 110..a b a a a b a b a-=<∴<--- 答案:11a b a<- 9.【解析】∵a >b >c >0,∴y 2-x 2=b 2+(c+a)2-a 2-(b+c)2=2c(a-b)>0,∴y 2>x 2,即y >x, z 2-y 2=c 2+(a+b)2-b 2-(c+a)2=2a(b-c)>0,故z 2>y 2,即z >y,故z >y>x. 答案:z >y >x 【一题多解】特值代换法,令a=3,b=2,c=1, 则,则x <y <z,故z >y >x.10.【解析】设甲种设备需要生产x 天,乙种设备需要生产y 天,则甲、乙两种设备生产A,B 两类产品的情况如表所示:则x 、y 满足的关系为:5x 6y 50,5x 6y 50,10x 20y 140,x 2y 14,200x 300y 2 500,2x 3y 25,x N,y N.x N,y N.+≥+≥⎧⎧⎪⎪+≥+≥⎪⎪⎨⎨+≤+≤⎪⎪⎪⎪∈∈∈∈⎩⎩即 【方法技巧】用不等式表示不等关系问题的解题步骤(1)阅读理解、认真审题,把握问题中的关键量,找准不等关系;(2)引进数学符号,把文字语言“翻译”成对应的数学符号语言,用不等式表示不等关系; (3)设变量后,数量化不等关系(列出不等式(组)). 11.【解题指南】利用作差比较法进行证明.【证明】()()()()x y b y x a x yx a y b x a y b +-+-=++++ ()()bx ay,x a y b -=++∵b >a >0,x >y>0,∴bx >ay,x+a >0,y+b >0,bx ay x y0,.(x a)(y b)x a y b-∴∴++++>>【探究创新】 【解析】由α+β>0得α>-β,∵f(x)是R 上的单调递减函数,故f(α)<f(-β), 又∵f(x)是R 上的奇函数,故f(α)<-f(β), ∴f(α)+f(β)<0.同理可得f(β)+f(γ)<0,f(α)+f(γ)<0, ∴2f(α)+2f(β)+2f(γ)<0, 故f(α)+f(β)+f(γ)<0.。
2019-2020学年高中数学 6.7数学归纳法提能训练 理 新人教A 版一、选择题(每小题6分,共36分)1.利用数学归纳法证明“1+a+a 2+…+a n+1=n 21a 1a+--(a ≠1,n ∈N *)”时,在验证n=1成立时,左边应该是( )(A )1(B )1+a(C )1+a+a 2(D )1+a+a 2+a 32.(2012•长沙模拟)用数学归纳法证明*n 1111n(n N ,n 1)2321+++⋯+<∈>-“”时,由n=k(k>1)不等式成立,推证n=k+1时,左边应增加的项数是( )(A)2k-1 (B)2k -1 (C)2k (D)2k+13.下列代数式(k ∈N *)能被9整除的是( )(A)6+6×7k(B)2+6×7k-1(C)2(2+2×7k+1)(D)3(2+7k)4.(易错题)某个命题与正整数n 有关,如果当n=k(k ∈N *)时命题成立,那么可推得当n=k+1时命题也成立.现已知当n=7时该命题不成立,那么可推得( ) (A)当n=6时该命题不成立 (B)当n=6时该命题成立 (C)当n=8时该命题不成立 (D)当n=8时该命题成立5.(2012·济宁模拟)若S k =1+2+3+…+(2k+1),则S k+1=( ) (A )S k +(2k+2) (B )S k +(2k+3)(C )S k +(2k+2)+(2k+3)(D )S k +(2k+2)+(2k+3)+(2k+4)6.已知1+2×3+3×32+4×33+…+n ×3n-1=3n (na-b )+c 对一切n ∈N *都成立,则a 、b 、c 的值为( )(A )a=12,b=c=14(B )a=b=c=14(C )a=0,b=c=14(D )不存在这样的a 、b 、c二、填空题(每小题6分,共18分)7.(2012·徐州模拟)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”,当第二步假设n=2k-1(k∈N *)命题为真时,进而需证n=_______时,命题亦真.8.(2012•株洲模拟)凸n 边形有f(n)条对角线,则凸n+1边形的对角线条数f(n+1)=_____________.9.用数学归纳法证明:()()()()222n n 112n ;13352n 12n 122n 1+++⋯+=⨯⨯-++当推证当n=k+1等式也成立时,用上归纳假设后需要证明的等式是_______.三、解答题(每小题15分,共30分) 10.(2012·赣州模拟)数列{a n }中,a 1=-23,当n>1,n ∈N *时,S n +n1S =a n -2, (1)求S 1,S 2,S 3的值;(2)猜想S n 的表达式,并证明你的猜想. 11.(2012·邢台模拟)若不等式111a n 1n 23n 124++⋯+>+++对一切正整数n 都成立,猜想正整数a 的最大值,并证明结论.【探究创新】(16分)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证明.答案解析1.【解析】选C.当n=1时,左边=1+a+a 2,故选C.2. 【解析】选C.左边的特点:分母依次增加1,末项为n 121-;由n=k ,末项为k 121-,而n=k+1,末项为k 1k k1121212+=--+.故应增加的项数为2k.3.【解析】选D.通过验证k=1可否定A 、B 、C.4.【解析】选A.命题“n=k(k ∈N *)时命题成立,那么可推得当n=k+1时命题也成立”的逆否命题为“n=k+1(k∈N *)时命题不成立,那么可推得当n=k(k ∈N *)时命题也不成立”,故选A.【变式备选】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,则对定义域内任意的k ≥1,均有f(k)≥k 2成立(B )若f(4)≥16成立,则对定义域内任意的k ≥4,均有f(k)<k 2成立(C )若f(7)≥49成立,则对定义域内任意的k<7,均有f(k)<k 2成立(D )若f(4)≥16成立,则对定义域内任意的k ≥4,均有f(k)≥k 2成立【解析】选D.命题n=k 时成立,则n=k+1时就成立,故若n=4时,f(4)≥16,则k ≥4时,f(k)≥k 2成立. 5.【解析】选C.S k+1=1+2+3+…+[2(k+1)+1]=1+2+3+…+(2k+3)= 1+2+3+…+(2k+1)+(2k+2)+(2k+3)=S k +(2k+2)+(2k+3).6.【解题指南】由题意知,等式对一切n ∈N *都成立,可取n=1,2,3,代入后构成关于a 、b 、c 的方程组,求解即得.【解析】选A.令n=1,2,3分别代入已知得()22313a b c 1233(2a b)c,123333(3a b)c =-+⎧⎪+⨯=-+⎨⎪+⨯+⨯=-+⎩即3a 3b c 118a 9b c 7.81a 27b c 34-+=⎧⎪-+=⎨⎪-+=⎩解得:a=12,b=14,c=14. 7.【解析】因为n 为正奇数,所以与2k-1相邻的下一个奇数是2k+1.答案:2k+18. 【解析】由n 边形到n+1边形,增加的对角线是增加的一个顶点与原n-2个顶点连成的n-2条对角线及原先的一条边成了对角线. 答案:f(n)+n-19.【解析】当n=k+1时,222212k (k 1)1335(2k 1)(2k 1)(2k 1)(2k 3)+++⋯++⨯⨯-+++ 2k(k 1)(k 1)2(2k 1)(2k 1)(2k 3)++=++++ 故只需证明2k(k 1)(k 1)2(2k 1)(2k 1)(2k 3)++++++ ()()()k 1k 222k 3++=+即可. 答案:()()()()()()()()2k k 1k 1k 1k 222k 12k 12k 322k 3+++++=++++10.【解析】(1)当n ≥2时,a n =S n -S n-1, ∴S n +n1S =S n -S n-1-2, ∴S n =n 11S 2--+(n ≥2).∴11231221314S a ,S ,S .3S 24S 25==-=-=-=-=-++ (2)猜想n n 1S ,n 2+=-+下面用数学归纳法证明:①当n=1时,1211S ,312+=-=-+猜想正确; ②假设当n=k 时猜想正确,即k k 1S ,k 2+=-+ 那么当n=k+1时,k 1k 11S k 1S 22k 2+=-=-++-++ ()()k 11,k 12++=-++ 即当n=k+1时猜想也正确.根据①、②可知,对任意n ∈N *,都有n n 1S .n 2+=-+ 【方法技巧】解“归纳——猜想——证明”题的关键环节: (1)准确计算出前若干具体项,这是归纳、猜想的基础. (2)通过观察、分析、比较、联想,猜想出一般结论. (3)对一般结论用数学归纳法进行证明.【变式备选】在各项均为正数的数列{a n }中,数列的前n 项和为S n ,满足n n n11S (a ).2a =+(1)求a 1,a 2,a 3的值;(2)由(1)猜想出数列{a n }的通项公式,并用数学归纳法证明你的猜想. 【解析】(1)a 1=S 1=1111(a ),2a + ∴21a 1=,∵a 1>0,∴a 1=1, S 2=a 1+a 2=1+a 2=2211(a ),2a + 得222a 2a 10,+-= ∵a 2>0,∴a 2同理可求得3a =(2)由(1)猜想n a = (n ∈N *)用数学归纳法证明如下:①当n=1时,由(1)知猜想正确.②假设当n=k时,k a ∈N *),那么当n=k+1时,k 1k 1k k 1k k 1k k 1k 1k 1k 11111a S S (a )(a )2a 2a 111(a )2a 211(a )2a ++++++++=-=+-+=+-=+∴2k 1k 1a 10,+++-= ∵a k+1>0,∴k 1a +=即当n=k+1时,猜想也成立,由①、②可知,对一切n ∈N *,猜想都成立.11.【解析】当n=1时,111a ,11123124++>+++即26a ,2424>所以a<26. 而a 是正整数,所以取a=25,下面用数学归纳法证明:11125.n 1n 23n 124++⋯+>+++ (1)当n=1时,已证;(2)假设当n=k 时,不等式成立, 即11125,k 1k 23k 124++⋯+>+++ 则当n=k+1时, 有()()()111k 11k 123k 11++⋯+++++++ ()111111125112.k 1k 23k 13k 23k 33k 4k 1243k 23k 43k 1=++⋯++++->++-++++++++++[] 因为()()26k 1112,3k 23k 49k 18k 83k 1++=>+++++所以()1120,3k 23k 43k 1+->+++所以当n=k+1时,不等式也成立, 由(1)(2)知,对一切正整数n ,都有11125,n 1n 23n 124++⋯+>+++ 所以a 的最大值等于25.【探究创新】 【解题指南】(1)令x,y 均为0可得f(0); (2)利用递推条件可得f(2),f(3),f(4);(3)证明时要利用n=k 时的假设及已知条件进行等式转化.【解析】(1)令x=y=0,得f(0+0)=f(0)+f(0)+2×0×0,得f(0)=0.(2)由f(1)=1,得f(2)=f(1+1)=f(1)+f(1)+2×1×1=4. f(3)=f(2+1)=f(2)+f(1)+2×2×1=9.f(4)=f(3+1)=f(3)+f(1)+2×3×1=16.(3)由(2)可猜想f(n)=n2,用数学归纳法证明:(ⅰ)当n=1时,f(1)=12=1显然成立.(ⅱ)假设当n=k时,命题成立,即f(k)=k2,则当n=k+1时,f(k+1)=f(k)+f(1)+2×k×1=k2+1+2k=(k+1)2,故当n=k+1时命题也成立,由(ⅰ),(ⅱ)可得,对一切n∈N*都有f(n)=n2成立.。