5.(2004年春季上海,8)根据下列5个图形及相应点的个数的变化规律,试猜测第n个图形中有_________个点.

解析:观察图形点分布的变化规律,发现第一个图形只有一个中心点;第二个图形中除中心外还有两边,每边一个点;第三个图形中除中心点外还有三个边,每边两个点;…;依次类推,第n个图形中除中心外有n条边,每边n-1个点,故第n个图形中点的个数为n(n-1)+1.

答案:n2-n+1

●典例剖析

[例1] 比较2n与n2的大小(n∈N *).

剖析:比较两数(或式)大小的常用方法本题不适用,故考虑用归纳法推测大小关系,再用数学归纳法证明.

解:当n=1时,21>12,

当n=2时,22=22,当n=3时,23<32,

当n=4时,24=42,当n=5时,25>52,

猜想:当n≥5时,2n>n2.

下面用数学归纳法证明:

(1)当n=5时,25>52成立.

(2)假设n=k(k∈N *,k≥5)时2k>k2,

那么2k+1=2·2k=2k+2k>k2+(1+1)k>k2+C+C+C=k2+2k+1=(k+1) 2.

∴当n=k+1时,2n>n2.

由(1)(2)可知,对n≥5的一切自然数2n>n2都成立.

综上,得当n=1或n≥5时,2n>n2;当n=2,4时,2n=n2;当n=3时,2n<n2.

评述:用数学归纳法证不等式时,要恰当地凑出目标和凑出归纳假设,凑目标时可适当放缩.

深化拓展

当n≥5时,要证2n>n2,也可直接用二项式定理证:2n=(1+1)n=C+C+C+…+C+C+C>1+n++=1+n+n2-n>n2.

[例2] 是否存在常数a、b、c使等式1·(n2-12)+2(n2-22)+…+n(n2-n2)=an4+bn2+c对一切正整数n成立?证明你的结论.

剖析:先取n=1,2,3探求a、b、c的值,然后用数学归纳法证明对一切n∈N*,a、b、c所确定的等式都成立.

解:分别用n=1,2,3代入解方程组

下面用数学归纳法证明.

(1)当n=1时,由上可知等式成立;

(2)假设当n=k+1时,等式成立,

则当n=k+1时,左边=1·[(k+1)2-12]+2[(k+1)2-22]+…+k[(k+1)2-k2]+(k+1)[(k+1)2-(k+1)2]=1·(k2-12)+2(k2-22)+…+k(k2-k2)+1·(2k+1)+2(2k+1)+…+k(2k+1)

=k4+(-)k2+(2k+1)+2(2k+1)+…+k(2k+1)=(k+1)4-(k+1)2.

∴当n=k+1时,等式成立.

由(1)(2)得等式对一切的n∈N*均成立.

评述:本题是探索性命题,它通过观察--归纳--猜想--证明这一完整的思路过程去探索和发现问题,并证明所得结论的正确性,这是非常重要的一种思维能力.

[例3](2003年全国)设a0为常数,且an=3n-1-2an-1(n∈N*).证明:n≥1时,an=[3n+(-1)n-1·2n]+(-1)n·2n·a0.

剖析:给出了递推公式,证通项公式,可用数学归纳法证.

证明:(1)当n=1时,[3+2]-2a0=1-2a0,而a1=30-2a0=1-2a0.

∴当n=1时,通项公式正确.

(2)假设n=k(k∈N*)时正确,即ak=[3k+(-1)k-1·2k]+(-1)k·2k·a0,

那么ak+1=3k-2ak=3k-×3k+(-1)k·2k+(-1)k+1·2k+1a0

=·3k+(-1)k·2k+1+(-1)k+1·2k+1·a0

=[3k+1+(-1)k·2k+1]+(-1)k+1·2k+1·a0.∴当n=k+1时,通项公式正确.

由(1)(2)可知,对n∈N*,an=[3n+(-1)n-1·2n]+(-1)n·2n·a0.

评述:由n=k正确n=k+1时也正确是证明的关键.

深化拓展

本题也可用构造数列的方法求an.

解:∵a0为常数,∴a1=3-2a0.

由an=3n-1-2an-1,

得=-+1,

即=-·+.

∴-=-(-).

∴{-}是公比为-,首项为的等比数列.

∴-=(-a0)·(-)n-1.

∴an=(-a0)·(-2)n-1×3+×3n

=[3n+(-1)n-1·2n]+(-1)n·2n·a0.

注:本题关键是转化成an+1=can+d型.

●闯关训练

夯实基础

 0  293716  293724  293730  293734  293740  293742  293746  293752  293754  293760  293766  293770  293772  293776  293782  293784  293790  293794  293796  293800  293802  293806  293808  293810  293811  293812  293814  293815  293816  293818  293820  293824  293826  293830  293832  293836  293842  293844  293850  293854  293856  293860  293866  293872  293874  293880  293884  293886  293892  293896  293902  293910  447090 

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