2018-2019版高中數學 第四講 數學歸納法證明不等式專題檢測試卷 新人教A版選修4-5.docx

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第四講 數學歸納法證明不等式 專題檢測試卷(四) (時間：90分鐘　滿分：120分) 一、選擇題(本大題共8小題，每小題5分，共40分) 1．如果命題P(n)對n＝k成立，那么它對n＝k＋2成立，又若P(n)對n＝1成立，則P(n)對所有(　　) A．正整數n成立 B．正偶數n成立 C．正奇數n成立 D．大于1的自然數n成立 答案　C 2．若等式12＋22＋32＋…＋n2＝(5n2－7n＋4)，則(　　) A．n為任何正整數時都成立 B．僅當n＝1,2,3時成立 C．當n＝4時成立，n＝5時不成立 D．僅當n＝4時不成立 答案　B 解析　分別用n＝1,2,3,4,5驗證即可． 3．用數學歸納法證明不等式1＋＋＋…＋＜2－(n≥2，n∈N＋)時，第一步應驗證不等式(　　) A．1＋＜2－ B．1＋＋＜2－ C．1＋＜2－ D．1＋＋＜2－ 答案　A 解析　第一步驗證n＝2時不等式成立，即1＋＜2－. 4．已知數列{an}中，a1＝1，a2＝2，an＋1＝2an＋an－1(n∈N＋)，用數學歸納法證明a4n能被4整除，假設a4k能被4整除，然后應該證明(　　) A．a4k＋1能被4整除 B．a4k＋2能被4整除 C．a4k＋3能被4整除 D．a4k＋4能被4整除 答案　D 解析　假設當n＝k(k≥1，k∈N＋)時，即a4k能被4整除，然后應證明當n＝k＋1時，即a4(k＋1)＝a4k＋4能被4整除． 5．設f(n)＝1＋＋＋＋…＋，則f(k＋1)－f(k)等于(　　) A. B.＋＋ C.＋ D.＋ 答案　D 解析　當n＝k(k≥1，k∈N＋)時，f(k)＝1＋＋＋…＋， 當n＝k＋1時， f(k＋1)＝1＋＋＋…＋＋＋， 所以f(k＋1)－f(k)＝＋. 6．用數學歸納法證明“42n－1＋3n＋1(n∈N＋)能被13整除”的第二步中，當n＝k＋1時為了使用歸納假設，對42k＋1＋3k＋2變形正確的是(　　) A．16(42k－1＋3k＋1)－133k＋1 B．442k＋93k C．(42k－1＋3k＋1)＋1542k－1＋23k＋1 D．3(42k－1＋3k＋1)－1342k－1 答案　A 解析　假設當n＝k(k≥1，k∈N＋)時，42n－1＋3n＋1能被13整除， 則當n＝k＋1時， 42k＋1＋3k＋2＝1642k－1＋33k＋1 ＝16(42k－1＋3k＋1)－133k＋1. 7．已知1＋23＋332＋433＋…＋n3n－1＝3n(na－b)＋c對一切n∈N＋都成立，那么a，b，c的值為(　　) A．a＝，b＝c＝ B．a＝b＝c＝ C．a＝0，b＝c＝ D．a，b，c不存在 答案　A 解析　令n等于1,2,3，得 解得a＝，b＝c＝. 8．已知n為正偶數，用數學歸納法證明：1－＋－＋…－＝2時，若已假設n＝k(k≥2且為偶數)時，等式成立，則還需要用歸納假設再證(　　) A．n＝k＋1時等式成立 B．n＝k＋2時等式成立 C．n＝2k＋2時等式成立 D．n＝2(k＋2)時等式成立 答案　B 解析　偶數k的后繼偶數為k＋2，故應再證n＝k＋2時等式成立． 二、填空題(本大題共4小題，每小題5分，共20分) 9．用數學歸納法證明cosα＋cos3α＋…＋cos(2n－1)α＝(sinα≠0，n∈N＋)，在驗證當n＝1時，等式右邊的式子是________． 答案　cosα 解析　當n＝1時，右邊＝＝cosα. 10．仔細觀察下列不等式： >， >， >， >， 則第n個不等式為______________________________． 答案　…>(n∈N＋) 11．觀察下列不等式：1>，1＋＋>1,1＋＋＋…＋>，1＋＋＋…＋>2,1＋＋＋…＋>，…，由此猜測第n個不等式為____________________________． 答案　1＋＋＋…＋>(n∈N＋) 解析　1＝21－1,3＝22－1,7＝23－1,15＝24－1， 31＝25－1，歸納第n個式子為1＋＋＋…＋>(n∈N＋)． 12．設n∈N＋，f(n)＝5n＋23n－1＋1，通過計算n＝1,2,3,4時f(n)的值，可以猜想f(n)能被數值________整除． 答案　8 三、解答題(本大題共6小題，每小題10分，共60分) 13．用數學歸納法證明：當n∈N＋時，＋＋…＋＝. 證明　(1)當n＝1時，左邊＝＝，右邊＝＝，左邊＝右邊，所以等式成立． (2)假設當n＝k(k≥1，k∈N＋)時，等式成立，即＋＋…＋＝. 則當n＝k＋1時， ＋＋…＋＋ ＝＋＝ ＝＝ ＝. 即當n＝k＋1時，等式也成立． 由(1)(2)可知，對一切n∈N＋等式都成立． 14．用數學歸納法證明：f(n)＝352n＋1＋23n＋1(n∈N＋)能被17整除． 證明　(1)當n＝1時，f(1)＝353＋24＝391＝1723， 故f(1)能被17整除． (2)假設當n＝k(k≥1，k∈N＋)時，命題成立． 即f(k)＝352k＋1＋23k＋1能被17整除， 則當n＝k＋1時，f(k＋1)＝352k＋3＋23k＋4 ＝52352k＋1＋5223k＋1－5223k＋1＋23k＋4 ＝25f(k)－1723k＋1. 由歸納假設可知，f(k)能被17整除，又1723k＋1顯然可被17整除，故f(k＋1)能被17整除． 綜合(1)(2)可知，對任意正整數n，f(n)能被17整除． 15．設an＝1＋＋＋…＋(n∈N＋)，是否存在關于n的整式q(n)，使得等式a1＋a2＋a3＋…＋an－1＝q(n)(an－1)對于大于1的一切正整數n都成立？證明你的結論． 解　假設q(n)存在，探索q(n)． 當n＝2時，由a1＝q(2)(a2－1)， 即1＝q(2)，得q(2)＝2. 當n＝3時，由a1＋a2＝q(3)(a3－1)， 即1＋＝q(3)，得q(3)＝3. 當n＝4時，由a1＋a2＋a3＝q(4)(a4－1)， 即1＋＋＝ q(4)，得q(4)＝4. 由此猜想q(n)＝n(n≥2，n∈N＋)． 下面用數學歸納法證明當n≥2且n∈N＋時， 等式a1＋a2＋a3＋…＋an－1＝n(an－1)成立． ①當n＝2時，左邊＝a1＝1，右邊＝2(a2－1)＝2＝1，結論成立． ②假設當n＝k(k≥2，k∈N＋)時結論成立， 即a1＋a2＋a3＋…＋ak－1＝k(ak－1)， 則當n＝k＋1時，a1＋a2＋a3＋…＋ak－1＋ak ＝k(ak－1)＋ak＝(k＋1)ak－k ＝(k＋1)ak－(k＋1)＋1 ＝(k＋1) ＝(k＋1)(ak＋1－1)， 所以當n＝k＋1時結論也成立． 由①②可知，對于大于1的一切正整數n，都存在q(n)＝n使得等式a1＋a2＋a3＋…＋an－1＝q(n)(an－1)成立． 16．如果數列{an}滿足條件：a1＝－4，an＋1＝(n＝1,2，…)，證明：對任何正整數n，都有an＋1＞an且an＜0. 證明　(1)由于a1＝－4， a2＝＝＝＞a1. 且a1＜0，因此，當n＝1時不等式成立． (2)假設當n＝k(k≥1)時，ak＋1＞ak且ak＜0，即 ak＋1＝＜0， ak＋2－ak＋1＝－ ＝＞0. 所以當n＝k＋1時不等式也成立， 由(1)(2)知，不等式對任何正整數n都成立． 因此，對任何正整數n，都有an＋1＞an且an＜0. 17．在數列{an}，{bn}中，a1＝2，b1＝4，且an，bn，an＋1成等差數列，bn，an＋1，bn＋1成等比數列(n∈N＋)． (1)求a2，a3，a4及b2，b3，b4，由此猜測{an}，{bn}的通項公式，并證明你的結論； (2)證明：＋＋…＋<. (1)解　由條件得2bn＝an＋an＋1，a＝bnbn＋1. 由此可得a2＝6，b2＝9，a3＝12，b3＝16，a4＝20，b4＝25. 猜測an＝n(n＋1)，bn＝(n＋1)2. 下面用數學歸納法證明： ①當n＝1時，由以上知結論成立． ②假設當n＝k(k≥1，k∈N＋)時，結論成立， 即ak＝k(k＋1)，bk＝(k＋1)2， 那么當n＝k＋1時， ak＋1＝2bk－ak＝2(k＋1)2－k(k＋1)＝(k＋1)(k＋2)， bk＋1＝＝(k＋2)2. 所以當n＝k＋1時，結論也成立． 由①②可知，an＝n(n＋1)，bn＝(n＋1)2對一切正整數都成立． (2)證明?。?. 當n≥2且n∈N＋時，由(1)知an＋bn＝(n＋1)(2n＋1)>2(n＋1)n. 故＋＋…＋ <＋ ＝＋ ＝＋<＋＝. 故原不等式成立． 18．已知a，b∈R＋，n∈N＋.求證：≥n. 證明　(1)當n＝1時，≥，顯然成立． (2)假設當n＝k(k≥1，k∈N＋)時，不等式成立， 即≥k. 要證n＝k＋1時，不等式成立， 即證≥k＋1. 在≥k的兩邊同時乘以，得 ≥k＋1. 要證≥k＋1， 只需證≥， 因為≥ ?2(ak＋1＋bk＋1)≥(a＋b)(ak＋bk) ?2(ak＋1＋bk＋1)－(ak＋1＋abk＋akb＋bk＋1)≥0 ?ak＋1－abk－akb＋bk＋1≥0 ?(a－b)(ak－bk)≥0. 又a－b與(ak－bk)同正負(或同時為0)， 所以不等式(a－b)(ak－bk)≥0顯然成立． 所以當n＝k＋1時，不等式成立． 綜合(1)(2)可知，對任何n∈N＋，不等式恒成立．