数学人教A版选修4-5学案：第四讲二用数学归纳法证明不等式 WORD版含解析.doc

1、二用数学归纳法证明不等式1通过教材掌握几个有关正整数n的结论2会用数学归纳法证明不等式1本节的有关结论(1)n22n(nN，_)(2)|sin n|_(nN)(3)贝努利不等式：如果x是实数，且x1，x0，n为大于1的自然数，那么有_贝努利不等式更一般的形式：当是实数，并且满足1或者0时，有_，当是实数，并且满足01时，有_(4)如果n(n为正整数)个正数a1，a2，an的乘积a1a2an1，那么它们的和a1a2an_.【做一做1】 用数学归纳法证明CCC (nn0且nN)，则n的最小值为()A1B2C3D42用数学归纳法证明不等式使用数学归纳法证明不等式，难点往往出现在由nk时命题成立推出n

2、k1时命题成立这一步为完成这步证明，不仅要正确使用归纳假设，还要灵活利用问题的其他条件及相关知识【做一做2】 用数学归纳法证明“1n(nN，n1)”时，由nk(k1)不等式成立，推证nk1时，左边应增加的项数是()A2k1 B2k1C2k D2k1答案：1(1)n5(2)n|sin |(3)(1x)n1nx(1x)1x(x1)(1x)1x(x1)(4)n【做一做1】 B当n1时，左边C1，右边101,11不成立；当n2时，左边CC213，右边，3，成立当n3时，左边CCC3317，右边313,73，成立【做一做2】 C当nk时，不等式1k成立；当nk1时，不等式的左边1，比较nk和nk1时的不

3、等式左边，则左边增加了2k11(2k1)2k12k2k (项)1观察、归纳、猜想、证明的方法剖析：这种方法解决的问题主要是归纳型问题或探索型问题，命题的成立不成立都预先需要归纳与探索，而归纳与探索多数情况下是从特例、特殊情况入手，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教材例1中若只观察前3项：a11，b12a1b1；a24，b24a2b2；a39，b38

4、a3b3，从而归纳出n22n(nN，n3)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“nk”到“nk1”的方法与技巧剖析：在用数学归纳法证明不等式问题中，从“nk”到“nk1”的过渡，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“nk”到“nk1”，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，它可能需要通过“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“nk”到“nk1”的变化，从中

5、找到“放缩尺度”，准确地拼凑出所需要的结构题型一 用数学归纳法证明有关函数中的不等关系【例1】 已知f(x).对于nN，试比较f()与的大小并说明理由分析：先通过n取比较小的值进行归纳猜想，确定证明方向，再用数学归纳法证明反思：利用数学归纳法比较大小，关键是先用不完全归纳法归纳出两个量的大小关系，猜测出证明的方向再用数学归纳法证明结论成立题型二 数学归纳法在解决有关数列问题中的应用【例2】 已知数列an满足：a1，且an(n2，nN)(1)求数列an的通项公式；(2)求证：对一切正整数n，不等式a1a2an2n！恒成立分析：(1)由题设条件知，可用构造新数列的方法求得an；(2)可以等价变形，

6、视为证明新的不等式反思：本题提供了用数学归纳法证明相关问题的一种证明思路，即要证明的不等式不一定非要用数学归纳法去直接证明，我们通过分析法、综合法等方法的分析，可以找到一些证明的关键，“要证明”，“只需证明”，转化为证明其他某一个条件，进而说明要证明的不等式是成立的题型三 用数学归纳法证明不等式【例3】 设Pn(1x)n，Qn1nxx2，nN，x(1，)，试比较Pn与Qn的大小，并加以证明分析：这类问题，一般都是将Pn，Qn转化到具体的Pn，Qn开始观察，以寻求规律，作出猜想，再证明猜想的正确性反思：本题中，n的取值会影响Pn与Qn的大小变化，变量x也影响Pn与Qn的大小关系，这就要求我们在探

7、索大小关系时，不能只顾“n”，而忽视其他变量(参数)的作用题型四 易错辨析【例4】 已知f(n)1(nN*)用数学归纳法证明f(2n)时，f(2k1)f(2k)_.错解：错因分析：f(n)1中共有n项相加，f(2k)中应有2k项相加，f(2k1)中有2k1项相加，f(2k1)f(2k)中应有(2k12k)项答案：【例1】 解：据题意f(x)1，f()1，又1，要比较f()与的大小，只需比较2n与n2的大小即可，当n1时，212121，当n2时，22422，当n3时，238329，当n4时，241642，当n5时，25325225，当n6时，26646236.故猜测当n5(nN)时，2nn2，下

8、面用数学归纳法加以证明(1)当n5时，2nn2显然成立(2)假设nk(k5，且kN)时，不等式2nn2成立，即2kk2(k5)，则当nk1时，2k122k2k2k2k22k12k1(k1)2(k1)22(k1)2(k1)22)由(1)(2)可知，对一切n5，nN，2nn2成立综上所述，当n1或n5时，f().当n2或n4时，f()，当n3时，f().【例2】 (1)解：将条件变为：1(1)，因此数列1为一个等比数列，其首项为1，公比为，从而1，因此得an(n1)(2)证明：由得，a1a2an.为证a1a2an2n！，只要证nN时，有(1)(1)(1).显然，左端每个因式皆为正数，先证明，对nN

9、，有(1)(1)(1)1()下面用数学归纳法证明式：当n1时，显然式成立，假设nk(kN，k1)时，式成立，即(1)(1)(1)1()，则当nk1时，(1)(1)(1)(1)1()(1)1()()1()即当nk1时，式也成立故对一切nN，式都成立利用，得(1)(1)(1)1()111()n()n.故原不等式成立【例3】 解：P11xQ1，P212xx2Q2，P313x3x2x3，Q313x3x2，P3Q3x3，由此推测，Pn与Qn的大小要由x的符号来决定(1)当n1,2时，PnQn.(2)当n3时(以下再对x进行分类)：若x(0，)，显然有PnQn.若x0，则PnQn.若x(1,0)，则P3Q

10、3x30，所以P3Q3.P4Q44x3x4x3(4x)0，所以P4Q4.假设nk(k3，kN)时，有PkQk(k3)，则nk1时，Pk1(1x)Pk(1x)QkQkxQk1kxxkx21(k1)xx2x3Qk1x3Qk1，即当nk1时，不等式成立所以当n3，且x(1,0)时，PnQn.【例4】 正解：1下列选项中，满足122334n(n1)3n23n2的自然数n的是()A1B1,2C1,2,3 D1,2,3,42在应用数学归纳法证明凸多边形的对角线的条数为时，第一步检验n等于()A1 B2C3 D43观察下列不等式：1；11；1；12；1；由此猜测第n个不等式为_4已知等差数列an的公差d大于

11、0，且a2，a5是方程x212x270的两根，数列bn的前n项和为Tn，且Tn.(1)求数列an，bn的通项公式；(2)设数列an的前n项和为Sn，试比较与Sn1的大小，并说明理由答案：1C将n1,2,3,4分别代入验证即可2C314分析：与Sn1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，得又an的公差大于0，a5a2.a23，a59.d2.a11.ana1(n1)d2n1.b1T11，b1.当n2时，Tn11，bnTnTn11(1)化简，得bn.bn是首项为，公比为的等比数列bn.(2)Snn2，Sn1(n1)2，且.以下比较与Sn1的大小：当n1时，S24，S2.当n2时，S39，S3.当n3时，S416，S4.当n4时，S525，S5.猜想：n4时，Sn1.下面用数学归纳法证明：当n4时，已证假设当nk(kN，k4)时，Sk1，即(k1)2，那么，当nk1时，33(k1)23k26k3(k24k4)2k22k1(k1)12S(k1)1，nk1时，Sn1也成立由，可知对于任意nN，n4，Sn1都成立综上所述，当n1,2,3时，Sn1，当n4，nN时，Sn1.