内容正文:
记P(n)是一个关于正整数n的命题.可以把用数学归纳法证明的形式改写如下:
条件:(1)P(n0)为真;(2)若P(k)(k∈N+,k≥n0)为真,则P(k+1)也为真.
结论:P(n)为真.
*1.4 数学归纳法
知识点 数学归纳法
必备知识 清单破
(1)第一步验证(或证明)了当n=n0时结论成立,即命题P(n0)为真;
(2)第二步是证明一种递推关系,实际上是要证明一个新命题:若P(k)(k∈N+,k≥n0)为真,则
P(k+1)也为真.
只要将这两步交替使用,就有P(n0)为真,P(n0+1)为真,……,P(k)为真,P(k+1)为真,…….从
而完成证明.
第一章 数列
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1.数学归纳法的第一步中,n0的初始值一定为1吗?
知识辨析
2.用数学归纳法证明等式时,由n=k(k∈N+,k≥n0)到n=k+1,等式的左边(或右边)一定只增加了
一项吗?
第一章 数列
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1.不一定.如证明n边形的内角和为(n-2)·180°时,初始值n0=3.
一语破的
2.不一定.如用数学归纳法证明“1+a+a2+…+a2n+1= (a≠1)”时,由n=k(k∈N+,k≥n0)到n
=k+1,等式左边增加了两项.
第一章 数列
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利用数学归纳法证明与正整数n有关的恒等式问题时,关键是看清等式两边的项,弄清等
式两边项的构成规律,进而利用当n=k(k≥n0,k∈N+)时的假设进行证明.证明恒等式的一个重
要技巧就是两边“凑”.
定点 1 利用数学归纳法证明等式
关键能力 定点破
第一章 数列
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用数学归纳法证明:1- + - +…+ - = + +…+ (n∈N+).
典例
思路点拨 (1)验证当n=1时等式成立;(2)由n=k(k∈N+)时等式成立推出n=k+1时等式也成立.
第一章 数列
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证明 (1)当n=1时,等式左边=1- = ,右边= ,等式成立.
(2)假设当n=k(k∈N+)时,等式成立,
即1- + - +…+ - = + +…+ ,
那么当n=k+1时,
1- + - +…+ - + -
= + +…+ + -
= + +…+ + ,
所以当n=k+1时,等式也成立.
由(1)(2)知,等式对一切正整数n均成立.
第一章 数列
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证明不等式往往比证明恒等式难度更大,方法更灵活,除了综合法外,作差比较法、分析
法、反证法也是常用的方法,另外恰当地放缩是证明不等式特有的技巧.
定点 2 利用数学归纳法证明不等式
第一章 数列
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用数学归纳法证明:1+ + +…+ ≤ +n(n∈N+).
典例
思路点拨 分别确定当n=k(k∈N+),n=k+1时不等式的左边的值,找到它们之间的关系,运用数
学归纳法证明.
第一章 数列
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证明 (1)当n=1时,1+ = ,不等式成立.
(2)假设当n=k(k∈N+)时,不等式成立,
即1+ + +…+ ≤ +k,
则当n=k+1时,
1+ + +…+ + + +…+
< +k+2k· = +(k+1),
所以当n=k+1时,不等式成立.
由(1)(2)可知,不等式对任意n∈N+都成立.
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“归纳—猜想—证明”的解题步骤
定点 3 归纳—猜想—证明,解决与递推公式有关的数列问题
第一章 数列
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已知数列{an}满足a1=a(a>0),an= (n≥2,n∈N+).
(1)用a表示a2,a3,a4;
(2)猜想an的表达式(用a和n表示),并用数学归纳法证明.
典例
思路点拨 (1)利用递推公式求出a2,a3,a4.(2)结合(1)归纳出an的通项公式,再用数学归纳法证
明结论.
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解析 (1)由已知得,a2= = ,
a3= = = ,
a4= = = .
(2)因为a1=a= ,
a2= ,
……
所以猜想an= .
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下面用数学归纳法证明:
①当n=1时,a1=a= ,
所以当n=1时,猜想成立.
②假设当n=k(k∈N+)时,猜想成立,
即ak= ,
所以当n=k+1时,ak+1=
=
= =
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= ,
所以当n=k+1时,猜想也成立.
根据①②可知,猜想对任意n∈N+都成立.
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