《新編高考理科導(dǎo)學(xué)案【第七章】不等式、推理與證明 學(xué)案39》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《新編高考理科導(dǎo)學(xué)案【第七章】不等式、推理與證明 學(xué)案39（11頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、新編高考數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)資料 學(xué)案39　數(shù)學(xué)歸納法 導(dǎo)學(xué)目標(biāo)： 1.了解數(shù)學(xué)歸納法的原理.2.能用數(shù)學(xué)歸納法證明一些簡單的數(shù)學(xué)命題． 自主梳理 1．歸納法 由一系列有限的特殊事例得出________的推理方法叫歸納法．根據(jù)推理過程中考查的對象是涉及事物的全體或部分可分為____歸納法和________歸納法． 2．?dāng)?shù)學(xué)歸納法 設(shè){Pn}是一個(gè)與正整數(shù)相關(guān)的命題集合，如果：(1)證明起始命題________(或________)成立；(2)在假設(shè)______成立的前提下，推出________也成立，那么可以斷定{Pn}對一切正整數(shù)成立． 3．?dāng)?shù)學(xué)歸納法證題的步驟 (1)(歸納奠

2、基)證明當(dāng)n取第一個(gè)值__________時(shí)命題成立． (2)(歸納遞推)假設(shè)______________________________時(shí)命題成立，證明當(dāng)________時(shí)命題也成立．只要完成這兩個(gè)步驟，就可以斷定命題對從n0開始的所有正整數(shù)n都成立． 自我檢測 1．用數(shù)學(xué)歸納法證明：“1＋a＋a2＋…＋an＋1＝ (a≠1)”在驗(yàn)證n＝1時(shí)，左端計(jì)算所得的項(xiàng)為(　　) A．1 B．1＋a C．1＋a＋a2 D．1＋a＋a2＋a3 2．如果命題P(n)對于n＝k (k∈N*)時(shí)成立，則它對n＝k＋2也成立，又若P(n)對于n＝2時(shí)成立，則下列結(jié)論正確的是(　　

3、) A．P(n)對所有正整數(shù)n成立 B．P(n)對所有正偶數(shù)n成立 C．P(n)對所有正奇數(shù)n成立 D．P(n)對所有大于1的正整數(shù)n成立 3．(2011·臺州月考)證明<1＋＋＋＋…＋1)，當(dāng)n＝2時(shí)，中間式子等于(　　) A．1 B．1＋ C．1＋＋ D．1＋＋＋ 4．用數(shù)學(xué)歸納法證明“2n>n2＋1對于n>n0的正整數(shù)n都成立”時(shí)，第一步證明中的起始值n0應(yīng)取(　　) A．2 B．3 C．5 D．6 5．用數(shù)學(xué)歸納法證明“n3＋(n＋1)3＋(n＋2)3 (n∈N*)能被9整除”，要利用歸納假設(shè)證n＝k＋1時(shí)的情況，

4、只需展開(　　) A．(k＋3)3 B．(k＋2)3 C．(k＋1)3 D．(k＋1)3＋(k＋2)3 探究點(diǎn)一　用數(shù)學(xué)歸納法證明等式 例1　對于n∈N*，用數(shù)學(xué)歸納法證明： 1·n＋2·(n－1)＋3·(n－2)＋…＋(n－1)·2＋n·1＝n(n＋1)(n＋2)． 變式遷移1　(2011·金華月考)用數(shù)學(xué)歸納法證明： 對任意的n∈N*,1－＋－＋…＋－＝＋＋…＋. 探究點(diǎn)二　用數(shù)學(xué)歸納法證明不等式 例2　用數(shù)學(xué)歸納法證明：對一切大于1的自然數(shù)，不等式…>均成立．

5、 變式遷移2　已知m為正整數(shù)，用數(shù)學(xué)歸納法證明：當(dāng)x>－1時(shí)，(1＋x)m≥1＋mx. 探究點(diǎn)三　用數(shù)學(xué)歸納法證明整除問題 例3　用數(shù)學(xué)歸納法證明：當(dāng)n∈N*時(shí)，an＋1＋(a＋1)2n－1能被a2＋a＋1整除． 變式遷移3　用數(shù)學(xué)歸納法證明：當(dāng)n為正整數(shù)時(shí)，f(n)＝32n＋2－8n－9能被64整除． 從特殊到一般的思想 例　(14分)已知等差數(shù)列{an}的公差d大于0，且a2、a5是方程x2－12x＋27＝0的兩根，數(shù)列{bn}的前

6、n項(xiàng)和為Tn，且Tn＝1－bn. (1)求數(shù)列{an}、{bn}的通項(xiàng)公式； (2)設(shè)數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和為Sn，試比較與Sn＋1的大小，并說明理由． 【答題模板】 解　(1)由已知得，又∵{an}的公差大于0， ∴a5>a2，∴a2＝3，a5＝9.∴d＝＝＝2，a1＝1， ∴an＝1＋(n－1)×2＝2n－1.[2分] ∵Tn＝1－bn，∴b1＝，當(dāng)n≥2時(shí)，Tn－1＝1－bn－1， ∴bn＝Tn－Tn－1＝1－bn－， 化簡，得bn＝bn－1，[4分] ∴{bn}是首項(xiàng)為，公比為的等比數(shù)列， 即bn＝·n－1＝， ∴an＝2n－1，bn＝.[6分] (2)∵Sn

7、＝n＝n2，∴Sn＋1＝(n＋1)2，＝. 以下比較與Sn＋1的大?。? 當(dāng)n＝1時(shí)，＝，S2＝4，∴S5. 猜想：n≥4時(shí)，>Sn＋1.[9分] 下面用數(shù)學(xué)歸納法證明： ①當(dāng)n＝4時(shí)，已證． ②假設(shè)當(dāng)n＝k (k∈N*，k≥4)時(shí)，>Sk＋1，即>(k＋1)2.[10分] 那么，n＝k＋1時(shí)，＝＝3·>3(k＋1)2＝3k2＋6k＋3＝(k2＋4k＋4)＋2k2＋2k－1>[(k＋1)＋1]2＝S(k＋1)＋1，∴n＝k＋1時(shí)，>Sn＋1也成立．[12分] 由①

8、②可知n∈N*，n≥4時(shí)，>Sn＋1都成立． 綜上所述，當(dāng)n＝1,2,3時(shí)，Sn＋1.[14分] 【突破思維障礙】 1．歸納——猜想——證明是高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一，此類問題可分為歸納性問題和存在性問題，本例中歸納性問題需要從特殊情況入手，通過觀察、分析、歸納、猜想，探索出一般規(guī)律． 2．?dāng)?shù)列是定義在N*上的函數(shù)，這與數(shù)學(xué)歸納法運(yùn)用的范圍是一致的，并且數(shù)列的遞推公式與歸納原理實(shí)質(zhì)上是一致的，數(shù)列中有不少問題常用數(shù)學(xué)歸納法解決． 【易錯(cuò)點(diǎn)剖析】 1．嚴(yán)格按照數(shù)學(xué)歸納法的三個(gè)步驟書寫，特別是對初始值的驗(yàn)證不可省略，有時(shí)要取兩個(gè)(或兩個(gè)以上)初始值進(jìn)行驗(yàn)證；初始

9、值的驗(yàn)證是歸納假設(shè)的基礎(chǔ)． 2．在進(jìn)行n＝k＋1命題證明時(shí)，一定要用n＝k時(shí)的命題，沒有用到該命題而推理證明的方法不是數(shù)學(xué)歸納法． 1．?dāng)?shù)學(xué)歸納法：先證明當(dāng)n取第一個(gè)值n0時(shí)命題成立，然后假設(shè)當(dāng)n＝k (k∈N*，k≥n0)時(shí)命題成立，并證明當(dāng)n＝k＋1時(shí)命題也成立，那么就證明了這個(gè)命題成立．這是因?yàn)榈谝徊绞紫茸C明了n取第一個(gè)值n0時(shí)，命題成立，這樣假設(shè)就有了存在的基礎(chǔ)，至少k＝n0時(shí)命題成立，由假設(shè)合理推證出n＝k＋1時(shí)命題也成立，這實(shí)質(zhì)上是證明了一種循環(huán)，如驗(yàn)證了n0＝1成立，又證明了n＝k＋1也成立，這就一定有n＝2成立，n＝2成立，則n＝3成立，n＝3成立，則n＝4也成立，如此

10、反復(fù)以至無窮，對所有n≥n0的整數(shù)就都成立了． 2．(1)第①步驗(yàn)證n＝n0使命題成立時(shí)n0不一定是1，是使命題成立的最小正整數(shù)． (2)第②步證明n＝k＋1時(shí)命題也成立的過程中一定要用到歸納遞推，否則就不是數(shù)學(xué)歸納法． (滿分：75分) 一、選擇題(每小題5分，共25分) 1．用數(shù)學(xué)歸納法證明命題“當(dāng)n是正奇數(shù)時(shí)，xn＋yn能被x＋y整除”，在第二步時(shí)，正確的證法是(　　) A．假設(shè)n＝k(k∈N*)時(shí)命題成立，證明n＝k＋1命題成立 B．假設(shè)n＝k(k是正奇數(shù))時(shí)命題成立，證明n＝k＋1命題成立 C．假設(shè)n＝2k＋1 (k∈N*)時(shí)命題成立，證明n＝k＋1命題成立

11、 D．假設(shè)n＝k(k是正奇數(shù))時(shí)命題成立，證明n＝k＋2命題成立 2．已知f(n)＝＋＋＋…＋，則(　　) A．f(n)中共有n項(xiàng)，當(dāng)n＝2時(shí)，f(2)＝＋ B．f(n)中共有n＋1項(xiàng)，當(dāng)n＝2時(shí)，f(2)＝＋＋ C．f(n)中共有n2－n項(xiàng)，當(dāng)n＝2時(shí)，f(2)＝＋ D．f(n)中共有n2－n＋1項(xiàng)，當(dāng)n＝2時(shí)，f(2)＝＋＋ 3．如果命題P(n)對n＝k成立，則它對n＝k＋1也成立，現(xiàn)已知P(n)對n＝4不成立，則下列結(jié)論正確的是(　　) A．P(n)對n∈N*成立 B．P(n)對n>4且n∈N*成立 C．P(n)對n<4且n∈N*成立 D．P(n)對n≤4且n∈N*

12、不成立 4．(2011·日照模擬)用數(shù)學(xué)歸納法證明1＋2＋3＋…＋n2＝，則當(dāng)n＝k＋1時(shí)左端應(yīng)在n＝k的基礎(chǔ)上加上(　　) A．k2＋1 B．(k＋1)2 C. D．(k2＋1)＋(k2＋2)＋(k2＋3)＋…＋(k＋1)2 5．(2011·湛江月考)已知f(x)是定義域?yàn)檎麛?shù)集的函數(shù)，對于定義域內(nèi)任意的k，若f(k)≥k2成立，則f(k＋1)≥(k＋1)2成立，下列命題成立的是(　　) A．若f(3)≥9成立，且對于任意的k≥1，均有f(k)≥k2成立 B．若f(4)≥16成立，則對于任意的k≥4，均有f(k)

13、有f(k)的過程中，由n＝k推導(dǎo)n＝k＋1時(shí)，不等式的左邊增加的式子是______________． 8．凸n邊形有f(n)條對角線，凸n＋1邊形有f(n＋1)條對角線，則f(n＋1)＝f(n)＋________. 三、解答題(共38分) 9．(12分)用數(shù)學(xué)

14、歸納法證明1＋≤1＋＋＋…＋≤＋n (n∈N*)． 10．(12分)(2011·新鄉(xiāng)月考)數(shù)列{an}滿足an>0，Sn＝(an＋)，求S1，S2，猜想Sn，并用數(shù)學(xué)歸納法證明． 11．(14分)(2011·鄭州月考)已知函數(shù)f(x)＝e－(其中e為自然對數(shù)的底數(shù))． (1)判斷f(x)的奇偶性； (2)在(－∞，0)上求函數(shù)f(x)的極值； (3)用數(shù)學(xué)歸納法證明：當(dāng)x>0時(shí)，對任意正整數(shù)n都有f()

15、　2.(1)P1　P0　(2)Pk　Pk＋1 3．(1)n0 (n0∈N*)　(2)n＝k (k≥n0，k∈N*)　n＝k＋1 自我檢測 1．C　[當(dāng)n＝1時(shí)左端有n＋2項(xiàng)，∴左端＝1＋a＋a2.] 2．B　[由n＝2成立，根據(jù)遞推關(guān)系“P(n)對于n＝k時(shí)成立，則它對n＝k＋2也成立”，可以推出n＝4時(shí)成立，再推出n＝6時(shí)成立，…，依次類推，P(n)對所有正偶數(shù)n成立”．] 3．D　[當(dāng)n＝2時(shí)，中間的式子 1＋＋＋＝1＋＋＋.] 4．C　[當(dāng)n＝1時(shí)，21＝12＋1； 當(dāng)n＝2時(shí)，22<22＋1；當(dāng)n＝3時(shí)，23<32＋1； 當(dāng)n＝4時(shí)，24<42＋1.而當(dāng)n＝5時(shí)，25

16、>52＋1，∴n0＝5.] 5．A　[假設(shè)當(dāng)n＝k時(shí)，原式能被9整除， 即k3＋(k＋1)3＋(k＋2)3能被9整除． 當(dāng)n＝k＋1時(shí)，(k＋1)3＋(k＋2)3＋(k＋3)3為了能用上面的歸納假設(shè)，只需將(k＋3)3展開，讓其出現(xiàn)k3即可．] 課堂活動(dòng)區(qū) 例1　解題導(dǎo)引　用數(shù)學(xué)歸納法證明與正整數(shù)有關(guān)的一些等式命題，關(guān)鍵在于弄清等式兩邊的構(gòu)成規(guī)律：等式的兩邊各有多少項(xiàng)，由n＝k到n＝k＋1時(shí)，等式的兩邊會增加多少項(xiàng)，增加怎樣的項(xiàng)． 證明　設(shè)f(n)＝1·n＋2·(n－1)＋3·(n－2)＋…＋(n－1)·2＋n·1. (1)當(dāng)n＝1時(shí)，左邊＝1，右邊＝1，等式成立； (2)假設(shè)

17、當(dāng)n＝k (k≥1且k∈N*)時(shí)等式成立， 即1·k＋2·(k－1)＋3·(k－2)＋…＋(k－1)·2＋k·1 ＝k(k＋1)(k＋2)， 則當(dāng)n＝k＋1時(shí)， 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) ＝k(k＋1)(k＋2)＋(k＋1)(k＋1＋1) ＝(k＋1)(k＋2)(k＋3)． 由(1)(2)可知當(dāng)n∈N*時(shí)等式都成立． 變式遷移1　證明　(1)當(dāng)n＝1時(shí)， 左邊＝1－＝＝＝右邊， ∴等式成立． (2)假設(shè)當(dāng)n＝k (k≥1，k∈N*)時(shí)，

18、等式成立，即 1－＋－＋…＋－ ＝＋＋…＋. 則當(dāng)n＝k＋1時(shí)， 1－＋－＋…＋－＋－ ＝＋＋…＋＋－ ＝＋＋…＋＋＋ ＝＋＋…＋＋＋， 即當(dāng)n＝k＋1時(shí)，等式也成立， 所以由(1)(2)知對任意的n∈N*等式都成立． 例2　解題導(dǎo)引　用數(shù)學(xué)歸納法證明不等式問題時(shí)，從n＝k到n＝k＋1的推證過程中，證明不等式的常用方法有比較法、分析法、綜合法、放縮法等． 證明　(1)當(dāng)n＝2時(shí)，左邊＝1＋＝；右邊＝. ∵左邊>右邊，∴不等式成立． (2)假設(shè)當(dāng)n＝k (k≥2，且k∈N*)時(shí)不等式成立， 即…>. 則當(dāng)n＝k＋1時(shí)， … >·＝＝ >＝＝. ∴當(dāng)n＝k＋1

19、時(shí)，不等式也成立． 由(1)(2)知，對于一切大于1的自然數(shù)n，不等式都成立． 變式遷移2　證明　(1)當(dāng)m＝1時(shí)，原不等式成立； 當(dāng)m＝2時(shí)，左邊＝1＋2x＋x2，右邊＝1＋2x， 因?yàn)閤2≥0，所以左邊≥右邊，原不等式成立； (2)假設(shè)當(dāng)m＝k(k≥2，k∈N*)時(shí)，不等式成立， 即(1＋x)k≥1＋kx，則當(dāng)m＝k＋1時(shí)， ∵x>－1，∴1＋x>0. 于是在不等式(1＋x)k≥1＋kx兩邊同時(shí)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， 即當(dāng)m＝k＋1時(shí)，

20、不等式也成立． 綜合(1)(2)知，對一切正整數(shù)m，不等式都成立． 例3　解題導(dǎo)引　用數(shù)學(xué)歸納法證明整除問題，由k過渡到k＋1時(shí)常使用“配湊法”．在證明n＝k＋1成立時(shí)，先將n＝k＋1時(shí)的原式進(jìn)行分拆、重組或者添加項(xiàng)等方式進(jìn)行整理，最終將其變成一個(gè)或多個(gè)部分的和，其中每個(gè)部分都能被約定的數(shù)(或式子)整除，從而由部分的整除性得出整體的整除性，最終證得n＝k＋1時(shí)也成立． 證明　(1)當(dāng)n＝1時(shí)，a2＋(a＋1)＝a2＋a＋1能被a2＋a＋1整除． (2)假設(shè)當(dāng)n＝k (k≥1且k∈N*)時(shí)， ak＋1＋(a＋1)2k－1能被a2＋a＋1整除， 則當(dāng)n＝k＋1時(shí)， ak＋2＋(a＋1

21、)2k＋1＝a·ak＋1＋(a＋1)2(a＋1)2k－1 ＝a·ak＋1＋a·(a＋1)2k－1＋(a2＋a＋1)(a＋1)2k－1 ＝a[ak＋1＋(a＋1)2k－1]＋(a2＋a＋1)(a＋1)2k－1， 由假設(shè)可知a[ak＋1＋(a＋1)2k－1]能被a2＋a＋1整除， ∴ak＋2＋(a＋1)2k＋1也能被a2＋a＋1整除， 即n＝k＋1時(shí)命題也成立． 綜合(1)(2)知，對任意的n∈N*命題都成立． 變式遷移3　證明　(1)當(dāng)n＝1時(shí)，f(1)＝34－8－9＝64， 命題顯然成立． (2)假設(shè)當(dāng)n＝k (k≥1，k∈N*)時(shí)， f(k)＝32k＋2－8k－9能被64

22、整除． 則當(dāng)n＝k＋1時(shí)， 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時(shí)命題也成立． 綜合(1)(2)可知，對任意的n∈N*，命題都成立． 課后練習(xí)區(qū) 1．D　[A、B、C中，k＋1不一定表示奇數(shù)，只有D中k為奇數(shù)，k＋2為奇數(shù)．] 2．D 3．D　[由題意可知，P(n)對n＝3不成立(否則P(n)對n＝4也成立)．同理可推P(n)對n＝2，n＝1也不成立．] 4．D　[∵當(dāng)n＝k時(shí)，左端＝1＋2＋3＋…＋k2，

23、當(dāng)n＝k＋1時(shí)， 左端＝1＋2＋3＋…＋k2＋(k2＋1)＋…＋(k＋1)2， ∴當(dāng)n＝k＋1時(shí)，左端應(yīng)在n＝k的基礎(chǔ)上加上 (k2＋1)＋(k2＋2)＋(k2＋3)＋…＋(k＋1)2.] 5．D　[f(4)＝25>42，∴k≥4，均有f(k)≥k2. 僅有D選項(xiàng)符合題意．] 6．2k＋1 解析　∵當(dāng)n＝k＋1時(shí)， 左邊＝1＋2＋…＋k＋(k＋1)＋k＋…＋2＋1， ∴從n＝k到n＝k＋1時(shí)，應(yīng)添加的代數(shù)式為(k＋1)＋k＝2k＋1. 7. 解析　不等式的左邊增加的式子是 ＋－＝. 8．n－1 解析　∵f(4)＝f(3)＋2，f(5)＝f(4)＋3， f(6)＝f

24、(5)＋4，…，∴f(n＋1)＝f(n)＋n－1. 9．證明　(1)當(dāng)n＝1時(shí)，左邊＝1＋，右邊＝＋1， ∴≤1＋≤，命題成立．(2分) 當(dāng)n＝2時(shí)，左邊＝1＋＝2；右邊＝＋2＝， ∴2<1＋＋＋<，命題成立．(4分) (2)假設(shè)當(dāng)n＝k(k≥2，k∈N*)時(shí)命題成立， 即1＋<1＋＋＋…＋<＋k，(6分) 則當(dāng)n＝k＋1時(shí)， 1＋＋＋…＋＋＋＋…＋>1＋＋2k·＝1＋.(8分) 又1＋＋＋…＋＋＋＋…＋<＋k＋2k·＝＋(k＋1)， 即n＝k＋1時(shí)，命題也成立．(10分) 由(1)(2)可知，命題對所有n∈N*都成立．(12分) 10．解　∵an>0，∴Sn>0，

25、由S1＝(a1＋)，變形整理得S＝1， 取正根得S1＝1. 由S2＝(a2＋)及a2＝S2－S1＝S2－1得 S2＝(S2－1＋)， 變形整理得S＝2，取正根得S2＝. 同理可求得S3＝.由此猜想Sn＝.(4分) 用數(shù)學(xué)歸納法證明如下： (1)當(dāng)n＝1時(shí)，上面已求出S1＝1，結(jié)論成立． (6分) (2)假設(shè)當(dāng)n＝k時(shí)，結(jié)論成立，即Sk＝. 那么，當(dāng)n＝k＋1時(shí)， Sk＋1＝(ak＋1＋)＝(Sk＋1－Sk＋) ＝(Sk＋1－＋)． 整理得S＝k＋1，取正根得Sk＋1＝. 故當(dāng)n＝k＋1時(shí)，結(jié)論成立．(11分) 由(1)、(2)可知，對一切n∈N*，Sn＝都成立．

26、 (12分) 11．(1)解　∵函數(shù)f(x)定義域?yàn)閧x∈R|x≠0} 且f(－x)＝＝＝f(x)， ∴f(x)是偶函數(shù)．(4分) (2)解　當(dāng)x<0時(shí)，f(x)＝， f′(x)＝＋ (－) ＝－(2x＋1)，(6分) 令f′(x)＝0有x＝－， 當(dāng)x變化時(shí)，f′(x)，f(x)的變化情況如下表： x (－∞，－) － (－，0) f′(x) ＋ 0 － f(x) 增 極大值 減 由表可知：當(dāng)x＝－時(shí)，f(x)取極大值4e－2， 無極小值．(8分) (3)證明　當(dāng)x>0時(shí)f(x)＝，∴f()＝x2e－x. 考慮到：x>0時(shí)，不等式f()

27、2－n等價(jià)于x2e－x0)， ∵x>0時(shí)，g′(x)＝ex－1>0，∴g(x)是增函數(shù)， 故g(x)>g(0)＝1>0，即ex>x(x>0)． 所以當(dāng)n＝1時(shí)，不等式(ⅰ)成立．(10分) ②假設(shè)n＝k(k≥1，k∈N*)時(shí)，不等式(ⅰ)成立， 即xk0)， h′(x)＝(k＋1)！ex－(k＋1)xk＝(k＋1)(k！ex－xk)>0， 故h(x)＝(k＋1)！·ex－xk＋1(x>0)為增函數(shù)， ∴h(x)>h(0)＝(k＋1)！>0， ∴xk＋1<(k＋1)！·ex， 即n＝k＋1時(shí)，不等式(ⅰ)也成立，(13分) 由①②知不等式(ⅰ)對一切n∈N*都成立， 故當(dāng)x>0時(shí)，原不等式對n∈N*都成立．(14分)