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第11章 算法復數(shù)推理與證明 第5講
A組 基礎(chǔ)關(guān)
1.用數(shù)學歸納法證明不等式1+++…+>(n≥m,n∈N*)成立時,其初始值m至少應(yīng)取( )
A.7 B.8 C.9 D.10
答案 B
解析 左邊=1+++…+==2-,代入驗證可知n的最小值是8.故選B.
2.已知n為正偶數(shù),用數(shù)學歸納法證明“1-+-+…+=2”時,若已假設(shè)n=k(k≥2且k為偶數(shù))時等式成立,則還需要用歸納假設(shè)再證n=________時等式成立( )
A.k+1 B.k+2
C.2k+2 D.2(k+2)
答案 B
解析 由于n為正偶數(shù),所以若已假設(shè)n=k(k≥2且k為偶數(shù))時等式成立,則還需要用歸納假設(shè)再證n=k+2時等式成立.
3.對于不等式
(n≥2,n∈N*)時,從n=k到n=k+1時,左邊應(yīng)增加的項是( )
A.++…+
B.++…+-
C.++…+
D.++…+--
答案 B
解析 假設(shè)n=k時不等式成立.
左邊=+++…+,
則當n=k+1時,
左邊=++…+++…+,
所以由n=k遞推到n=k+1時不等式左邊增加了++…+-.
8.設(shè)平面內(nèi)有n(n≥3)條直線,它們?nèi)魏?條不平行,任何3條不共點,若k條這樣的直線把平面分成f(x)個區(qū)域,則k+1條直線把平面分成的區(qū)域數(shù)f(k+1)=f(k)+________.
答案 k+1
解析 f(1)=2,f(2)=4,f(3)=7,f(4)=11,f(5)=16,…,
f(2)-f(1)=4-2=2,
f(3)-f(2)=7-4=3,
f(4)-f(3)=11-7=4,
f(5)-f(4)=16-11=5,…
歸納推理,得出f(n)-f(n-1)=n,f(n)=f(n-1)+n,
所以n=k+1時f(k+1)=f(k)+(k+1).
9.設(shè)數(shù)列{an}的前n項和為Sn,且對任意的自然數(shù)n都有(Sn-1)2=anSn,通過計算S1,S2,S3,猜想Sn=______.
答案
解析 由(S1-1)2=S,得S1=;
由(S2-1)2=(S2-S1)S2,得S2=;
由(S3-1)2=(S3-S2)S3,得S3=.
猜想Sn=.
10.用數(shù)學歸納法證明++…+>-,假設(shè)n=k時,不等式成立,則當n=k+1時,應(yīng)推證的目標不等式是________________________.
答案 ++…++>-
解析 觀察不等式中分母的變化便知.
B組 能力關(guān)
1.用數(shù)學歸納法證明“5n-2n能被3整除”的第二步中,n=k+1時,為了使用假設(shè),應(yīng)將5k+1-2k+1變形為( )
A.5(5k-2k)+32k B.(5k-2k)+45k-2k
C.(5-2)(5k-2k) D.2(5k-2k)-35k
答案 A
解析 假設(shè)n=k時命題成立,即5k-2k能被3整除.
當n=k+1時,
5k+1-2k+1=55k-22k
=5(5k-2k)+52k-22k
=5(5k-2k)+32k.
2.設(shè)平面內(nèi)有n條直線(n≥3),其中有且僅有兩條直線互相平行,任意三條直線不過同一點.若用f(n)表示這n條直線交點的個數(shù),則f(4)=________;當n>4時,f(n)=________(用n表示).
答案 5 (n+1)(n-2)
解析 由題意知f(3)=2,f(4)=5,f(5)=9,可以歸納出每增加一條直線, 交點增加的個數(shù)為原有直線的條數(shù).所以f(4)-f(3)=3,f(5)-f(4)=4,猜測得出f(n)-f(n-1)=n-1(n≥4).有f(n)-f(3)=3+4+…+(n-1),所以f(n)=(n+1)(n-2).
3.用數(shù)學歸納法證明(n+1)(n+2)(n+3)…(n+n)=2n135…(2n-1)(n∈N*)時,從n=k到n=k+1時左邊需增乘的代數(shù)式是________.
答案 4k+2
解析 用數(shù)學歸納法證明(n+1)(n+2)(n+3)…(n+n)=2n135…(2n-1)(n∈N*)時,從n=k到n=k+1時左邊需增乘的代數(shù)式是=2(2k+1).故答案為4k+2.
4.已知數(shù)列{an},an≥0,a1=0,a+an+1-1=a.求證:當n∈N*時,an0,
又ak+1>ak≥0,所以ak+2+ak+1+1>0,
所以ak+11時,對x∈(0,a-1],有φ′(x)≤0,
∴φ(x)在(0,a-1]上單調(diào)遞減,
∴φ(a-1)<φ(0)=0.
即當a>1時,存在x>0,使φ(x)<0,
∴l(xiāng)n (1+x)≥不恒成立.
綜上可知,a的取值范圍是(-∞,1].
2.(2018綿陽模擬)已知函數(shù)f(x)=,xn+1=f(xn),且x1=,n∈N*.猜想數(shù)列{x2n}的單調(diào)性,并證明你的結(jié)論.
解 由x1=及xn+1=,得
x2=,x4=,x6=,
由x2>x4>x6,猜想:數(shù)列{x2n}是遞減數(shù)列.
下面用數(shù)學歸納法證明x2n>x2n+2.
①當n=1時,已證命題成立.
②假設(shè)當n=k(k∈N*,k≥1)時命題成立,
即x2k>x2k+2,
易知xk>0,那么
x2k+2-x2k+4=-
=
=
=>0,
即x2(k+1)>x2(k+1)+2.
所以當n=k+1時命題也成立.
結(jié)合①②知,命題x2n>x2n+2對于任何n∈N*成立.
故數(shù)列{x2n}是遞減數(shù)列.
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