内容正文:
第四章 数列
4.4 数学归纳法
1
学习任务 1.借助教材实例了解数学归纳法的原理.(数学抽象)
2.能用数学归纳法证明一些简单的数学命题.(逻辑推理)
3.能归纳猜想,利用数学归纳法证明与正整数有关的数学问题.(数学运算、逻辑推理)
4.4 数学归纳法
必备知识·情境导学探新知
关键能力·合作探究释疑难
学习效果·课堂评估夯基础
课时分层作业
必备知识·情境导学探新知
01
4.4 数学归纳法
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3
我们中国过去有个习俗,子女从父亲的姓氏,如父亲姓王,其子女都姓王.假设我们知道一个男子姓王,假设他每一代后代都有男子,而且严格按照我国过去的习俗,那么他的儿子姓什么?孙子呢?玄孙呢?……如果他有32代孙,你能确定他的32代孙的姓吗?如果他有无限代孙呢?
为了保证各代孙辈都姓王,必须严格按照中国过去的习俗,否则无法递推下去,也就是说要保证第n代孙姓王能推出第n+1代孙也姓王,当然还要求第1个人必须姓王了.
思考:通过这个例子,你能得到什么启示呢?
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知识点1 数学归纳法
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=n0(n0∈N*)时命题成立;
(2)归纳递推:以“当n=k(k∈N*,k≥n0)时命题成立”为条件,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n0开始的所有正整数n都成立.这种证明方法称为数学归纳法.
思考 数学归纳法的第一步n0的初始值是否一定为1?
[提示] 不一定.如证明n边形的内角和为(n-2)·180°,第一个值n0=3.
n=k+1
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知识点2 数学归纳法的框图表示
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1.思考辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)用数学归纳法证题时可以只证明归纳递推即可. ( )
(2)数学归纳法证明3n≥n2(n≥3,n∈N*),第一步验证n=3. ( )
(3)设Sk=+…+,则Sk+1=+…+. ( )
[提示] (1)数学归纳法两个步骤缺一不可.(3)中,Sk+1=+…+.
×
√
×
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2.用数学归纳法证明1++…+<n(n∈N*,n>1)时,第一步应验证不等式( )
A.1+<2 B.1+<2
C.1+<3 D.1+<3
B [由题知,当n=2时,不等式为1+<2,故选B.]
√
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关键能力·合作探究释疑难
02
类型1 用数学归纳法证明等式
类型2 用数学归纳法证明不等式
类型3 用数学归纳法证明一些数学命题
类型4 归纳—猜想—证明
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9
【例1】 用数学归纳法证明:1+3×2+5×22+…+(2n-1)×2n-1=2n(2n-3)+3(n∈N*).
[证明] (1)当n=1时,左边=1,右边=2×(2-3)+3=1,左边=右边,所以等式成立.
(2)假设当n=k(k∈N*)时,等式成立,
即1+3×2+5×22+…+(2k-1)×2k-1=2k(2k-3)+3.
则当n=k+1时,1+3×2+5×22+…+(2k-1)×2k-1+(2k+1)×2k
=2k(2k-3)+3+(2k+1)×2k
=2k(4k-2)+3=2k+1[2(k+1)-3]+3,
即当n=k+1时,等式也成立.
由(1)(2)知,等式对任何n∈N*都成立.
类型1 用数学归纳法证明等式
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反思领悟 用数学归纳法证明恒等式时应关注的三点
(1)弄清n取第一个值n0时等式两端项的情况;
(2)弄清从n=k到n=k+1,等式两端增加了哪些项,减少了哪些项;
(3)证明n=k+1时结论也成立,要设法将待证式与归纳假设建立联系,并朝n=k+1证明目标的表达式变形.
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[跟进训练]
1.用数学归纳法