2022年新人教A版高中数学《用数学归纳法证明不等式》word学案 .pdf
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1、名师精编优秀教案二用数学归纳法证明不等式知识梳理1.本节例题中的有关结论(1)n2-1,x 0,n 为大于 1 的自然数,那么有_;当 是实数,并且满足1 或者 0时,有 _;当 是实数并且01时,有 _.(4)如果n(n 为正整数)个正数a1,a2,an的乘积a1a2an=1,那么它们的和a1+a2+an _.2.用数学归纳法证明不等式在数学归纳法证明不等式时,我们常会用到证明不等式的其他比较重要的一个方法是_.知识导学本节内容主要是认知如何用数学归纳法证明正整数n 的不等式(其中 n 取无限多个值).其中例 1 提供出了一种全新的数学思想方法:观察、归纳、猜想、证明,这是在数学归纳法中经常
2、应用到的综合性数学方法,观察是解决问题的前提条件,需要进行合理的试验和归纳,提出合理的猜想,从而达到解决问题的目的.猜想归纳能培养探索问题的能力,因此,应重视对本节内容的学习.前面已学习过证明不等式的一系列方法,如比较法、综合法、分析法、放缩法、反证法等.而本节又增了数学归纳法证不等式,而且主要解决的是n 是无限的问题,因而难度更大一些,但仔细研究数学归纳法的关键,即由n=k 到 n=k+1 的过渡,也是学习好用数学归纳法证不等式的重中之重的问题了.疑难突破1.观察、归纳、猜想、证明的方法这种方法解决的问题主要是归纳型问题或探索性问题,结论如何?命题的成立不成立都预先需要归纳与探索,而归纳与探
3、索多数情况下是从特例、特殊情况下入手,得到一个结论,但这个结论不一定正确,因为这是靠不完全归纳法得出的,因此,需要给出一定的逻辑证明,所以,通过观察、分析、归纳、猜想,探索一般规律,其关键在于正确的归纳猜想,如果归纳不出正确的结论,那么数学归纳法的证明也就无法进行了.在观察与归纳时,n 的取值不能太少,否则将得出错误的结论.例 1 中若只观察前3 项:a1=1,b1=2a1b3,就此归纳出n22n(n N+,n 3)就是错误的,前 n 项的关系可能只是特殊情况,不具有一般性,因而,要从多个特殊事例上探索一般结论.2.从“n=k”到“n=k+1”的方法与技巧在用数学归纳法证明不等式问题中,从“n
4、=k”到“n=k+1”的过渡中,利用归纳假设是比较困难的一步,它不像用数学归纳法证明恒等式问题一样,只需拼凑出所需要的结构来,而证明不等式的第二步中,从“n=k”到“n=k+1”,只用拼凑的方法,有时也行不通,因为对不等式来说,它还涉及“放缩”的问题,它可能需通过“放大”或“缩小”的过程,才能利用上归纳假设,因此,我们可以利用“比较法”“综合法”“分析法”等来分析从“n=k”到“n=k+1”的变化,从中找到“放缩尺度”,准确地拼凑出所需要的结构.典题精讲【例 1】(经典回放)已知函数(x)=1x+1,f(x)=(a+b)x-ax-bx,其中 a,bN+,a 1,b 1,a b,且名师精编优秀教
5、案ab=4,(1)求函数 (x)的反函数g(x);(2)对任意 nN+,试指出f(n)与 g(2n)的大小关系,并证明你的结论.思路分析:欲比较 f(n)与 g(2n)的大小,需求出 f(n)与 g(2n)的关于 n 的表达式,以利于特殊探路从n=1,2,3,中寻找、归纳一般性结论,再用数学归纳法证明.解:(1)由 y=1x+1,得1x=y-1(y 1),有 x+1=(y-1)2,即 x=y2-2y,故 g(x)=x2-2x(x 1).(2)f(n)=(a+b)n-an-bn,g(2n)=4n-2n+1,当 n=1 时 f(1)=0,g(2)=0,有 f(1)=g(2).当 n=2 时,f(2
6、)=(a+b)2-a2-b2=2ab=8,g(22)=42-23=8,f(2)=g(22).当 n=3 时,f(3)=(a+b)3-a3-b3=3a2b+3ab2=3ab(a+b)3abab2=48.g(23)=43-24=48,有 f(3)g(23).当 n=4 时,f(4)=(a+b)4-a4-b4=4a3b+4ab3+6a2b2=4ab(a2+b2)+6a2b24ab 2ab+6a2b2=14a2b2=224.g(24)=44-25=224,有 f(4)g(24),由此推测当1 n2时,f(n)=g(2n),当 n3时,f(n)g(2n).下面用数学归纳法证明.(1)当 n=3 时,由上
7、述推测成立;(2)假设 n=k 时,推测成立.即 f(k)g(2k)(k 3),即(a+b)k-ak-bk4k-2k+1,那么 f(k+1)=(a+b)k+1-ak+1-bk+1=(a+b)(a+b)k-a ak-b bk=(a+b)(a+b)k-ak-bk+akb+abk.又依题设a+b2ab=4.akb+abkkkbaba2=2(ab)21k=2k+2,有 f(k+1)4(a+b)k-ak-bk+2k+24(4k-2k+1)+2k+2=4k+1-2k+2=g(2k+1),即 n=k+1 时,推测也成立.由(1)(2)知 n3时,f(n)g(2n)都成立.绿色通道:为保证猜想的准确性,当设n
8、=1,2 时,得出f(n)=g(2n),不要急于去证明,应再试验一下n=3,4 时,以免出现错误.【变式训练】已知等差数列an公差 d 大于 0,且 a2,a5是方程 x2-12x+27=0 的两根,数列 bn的前 n 项和为 Tn,且 Tn=1-21bn.(1)求数列 an,bn 的通项公式;文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L
9、9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR
10、1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N
11、10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档
12、编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7
13、D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5
14、V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3
15、A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9名师精编优秀教案(2)设数列 an的前 n 项和为 Sn,试比较nb1与 Sn+1的大小,并说明理由.思路分析:“试分析”在告诉我们,nb1与 Sn+1的大小可能随n 的变化而变化,因此对n的取值验证要多取几个.解:(1)由已知得,.27,125152aaaa又 an的公差大于0,a5a2.a2=3,a5=9.d=339525aa=2,a1=1.Tn=1-21b1,b1=32.当 n2 时,Tn-1=1-21bn-1,bn=Tn-Tn-1=1-21bn-(1-21bn
16、-1),化简,得bn=31bn-1,bn是首项为32,公比为31的等比数列,bn=32(31)n-1=n32.an=2n-1,bn=n32.(2)Sn=2)12(1nn=n2,Sn+1=(n+1)2,nb1=23n,以下比较nb1与 Sn+1的大小:当 n=1 时,2311b,S2=4,11bS2,当 n=2 时,2912b,S3=9,21bS3,当 n=3 时,22713b,S4=16,31bS5.猜想:n4时,nb1Sn+1.下面用数学归纳法证明:(1)当 n=4 时,已证.(2)假设当 n=k(k N+,k 4)时,kb1Sk+1,即23k(k+1)2,那么,n=k+1 时,23111k
17、kb=323k3(k+1)2=3k2+6k+3=(k2+4k+4)+2k2+2k-1(k+1)+1 2=S(k+1)+1,n=k+1 时,nb1Sn+1也成立.由(1)(2)可知 nN+,n 4 时,nb1Sn+1都成立.综上所述,当n=1,2,3 时,nb1Sn+1.【例 2】(2006 江西高考,22)已知数列 an满足:a1=23,且 an=12311nanann(n 2,nN+).(1)求数列 an的通项公式;(2)求证:对一切正整数n,不等式a1 a2an2 n!恒成立.思路分析:由题设条件知,可用构造新数列的方法求得an;第(2)问的证明,可以等价变形,视为证明新的不等式.解:(1
18、)将条件变为:1-)11(311nnanan,因此,数列 1-nan 为一个等比数列,其首项为1-11a=31,公比为31,从而 1-nnan31n,文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V
19、4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A
20、9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9
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22、K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N1
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24、码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9文档编码:CZ7D1W4Q5V4 HU3A9O10L9X2 ZR1K6W2N10L9名师精编优秀教案据
25、此得 an=133nnn(n 1).(2)证明:据得,a1 a2an=)311()311)(311(!2nn为证 a1a2an21.显然,左端每个因式皆为正数,先证明,对每个nN+,(1-31)(1-231)(1-n31)1-(31+231+n31).用数学归纳法证明式;()n=1 时,显然式成立,()假设 n=k 时,式成立.即(1-31)(1-231)(1-k31)1-(31+231+k31),则当 n=k+1 时,(1-31)(1-231)(1-k31)(1-131k)1-(31+231+k31)(1-131k)=1-(31+231+k31)-131k+131k(31+231+k31)1
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