第5講推理與證明

2022-02-19 08:20:34 字數 4749 閱讀 5837

基礎鞏固題組

(建議用時:40分鐘

一、選擇題

1.觀察(x2)′=2x,(x4)′=4x3,(cos x)′=-sin x,由歸納推理得:若定義在r上的函式f(x)滿足f(-x)=f(x),記g(x)為f(x)的導函式,則g(-x)=

(  )

a.f(x) b.-f(x)

c.g(x) d.-g(x)

解析由已知得偶函式的導函式為奇函式,故g(-x)=-g(x).

答案 d

2.觀察下列各式:a+b=1,a2+b2=3,a3+b3=4,a4+b4=7,a5+b5=11,…,則a10+b10等於

(  )

a.28 b.76 c.123 d.199

解析從給出的式子特點觀察可推知,等式右端的值,從第三項開始,後乙個式子的右端值等於它前面兩個式子右端值的和,照此規律,則a10+b10=123.

答案 c

3.分析法又稱執果索因法,若用分析法證明:「設a>b>c,且a+b+c=0,求證<a」索的因應是

(  )

a.a-b>0 b.a-c>0

c.(a-b)(a-c)>0 d.(a-b)(a-c)<0

解析由題意知<ab2-ac<3a2

(a+c)2-ac<3a2

a2+2ac+c2-ac-3a2<0

-2a2+ac+c2<0

2a2-ac-c2>0

(a-c)(2a+c)>0(a-c)(a-b)>0.

答案 c

4.某個命題與正整數有關,如果當n=k(k∈n*)時該命題成立,那麼可以推出n=k+1時該命題也成立.現已知n=5時該命題成立,那麼

(  )

a.n=4時該命題成立

b.n=4時該命題不成立

c.n≥5,n∈n*時該命題都成立

d.可能n取某個大於5的整數時該命題不成立

解析顯然a、b錯誤,由數學歸納法原理知c正確,d錯.

答案 c

5.用數學歸納法證明「n3+(n+1)3+(n+2)3(n∈n*)能被9整除」,利用歸納法假設證明n=k+1時,只需展開

(  )

a.(k+3)3 b.(k+2)3

c.(k+1)3 d.(k+1)3+(k+2)3

解析假設n=k時,原式k3+(k+1)3+(k+2)3能被9整除,當n=k+1時,(k+1)3+(k+2)3+(k+3)3為了能用上面的歸納假設,只須將(k+3)3展開,讓其出現k3即可.故應選a.

答案 a

二、填空題

6.(2015·東北三省三校聯考)觀察下列等式:13=12,13+23=32,13+23+33=62,13+23+33+43=102,……,根據上述規律,第n個等式為________.

解析觀察所給等式左右兩邊的構成易得第n個等式為13+23+…+n3=2=.

答案 13+23+…+n3=

7.(2015·九江模擬)已知f(n)=1+++…+(n∈n*),經計算得f(4)>2,f(8)>,f(16)>3,f(32)>,則其一般結論為________.

解析因為f(22)>,f(23)>,f(24)>,f(25)>,所以當n≥2時,有f(2n)>.故填f(2n)> (n≥2,n∈n*).

答案 f(2n)> (n≥2,n∈n*)

8.(2014·南昌模擬)觀察下列等式:23=3+5,33=7+9+11,43=13+15+17+19,53=21+23+25+27+29,……,若類似上面各式方法將m3分拆得到的等式右邊最後乙個數是109,則正整數m等於________.

解析依題意,注意到從23到m3(m≥2,m∈n)的分拆中共含有2+3+…+m=個正整數,且最大的正整數為2×+1=(m-1)(m+2)+1,且109=(10-1)×(10+2)+1,因此所求的正整數m=10.

答案 10

三、解答題

9.若a,b,c是不全相等的正數,求證:

lg+lg+lg>lg a+lg b+lg c.

證明 ∵a,b,c∈(0,+∞),

∴≥>0,≥>0,≥>0.

又上述三個不等式中等號不能同時成立.

∴··>abc成立.

上式兩邊同時取常用對數,

得lg>lg abc,

∴lg+lg+lg>lg a+lg b+lg c.

10.設數列是公比為q的等比數列,sn是它的前n項和.

(1)求證:數列不是等比數列;

(2)數列是等差數列嗎?為什麼?

(1)證明假設數列是等比數列,則s=s1s3,

即a (1+q)2=a1·a1·(1+q+q2),

因為a1≠0,所以(1+q)2=1+q+q2,

即q=0,這與公比q≠0矛盾,

所以數列不是等比數列.

(2)解當q=1時,sn=na1,故是等差數列;

當q≠1時,不是等差數列,否則2s2=s1+s3,

即2a1(1+q)=a1+a1(1+q+q2),

得q=0,這與公比q≠0矛盾.

綜上,當q=1時,數列是等差數列;當q≠1時,數列不是等差數列.

能力提公升題組

(建議用時:35分鐘)

11.平面內有n條直線,最多可將平面分成f(n)個區域,則f(n)的表示式為

(  )

a.n+1 b.2n

c. d.n2+n+1

解析 1條直線將平面分成1+1個區域;2條直線最多可將平面分成1+(1+2)=4個區域;3條直線最多可將平面分成1+(1+2+3)=7個區域;……;n條直線最多可將平面分成1+(1+2+3+…+n)=1+=個區域,選c.

答案 c

12.設f(x)是定義在正整數集上的函式,且f(x)滿足:「當f(k)≥k2成立時,總可推出f(k+1)≥(k+1)2成立」.那麼,下列命題總成立的是

(  )

a.若f(1)<1成立,則f(10)<100成立

b.若f(2)<4成立,則f(1)≥1成立

c.若f(3)≥9成立,則當k≥1時,均有f(k)≥k2成立

d.若f(4)≥16成立,則當k≥4時,均有f(k)≥k2成立

解析選項a,b的答案與題設中不等號方向不同,故a,b錯;選項c中,應該是k≥3時,均有f(k)≥k2成立;選項d符合題意.

答案 d

13.(2013·湖北卷)在平面直角座標系中,若點p(x,y)的座標x,y均為整數,則稱點p為格點.若乙個多邊形的頂點全是格點,則稱該多邊形為格點多邊形.格點多邊形的面積記為s,其內部的格點數記為n,邊界上的格點數記為l.例如圖中△abc是格點三角形,對應的s=1,n=0,l=4.

(1)圖中格點四邊形defg對應的s,n,l分別是________;

(2)已知格點多邊形的面積可表示為s=an+bl+c,其中a,b,c為常數.若某格點多邊形對應的n=71,l=18,則s用數值作答).

解析 (1)四邊形defg是乙個直角梯形,觀察圖形可知:s=(+2)××=3,n=1,l=6.

(2)由(1)知,s四邊形defg=a+6b+c=3.

s△abc=4b+c=1.

在平面直角座標系中,取一「田」字型四邊形,構成邊長為2的正方形,該正方形中s=4,n=1,l=8.則s=a+8b+c=4.聯立解得a=1,

b=.c=-1.

∴s=n+l-1,∴若某格點多邊形對應的n=71,l=18,則s=71+×18-1=79.

答案 (1)3,1,6 (2)79

14.若函式f(x)=x2-2x-3,定義數列如下:x1=2,xn+1是過點p(4,5)、qn(xn,f(xn))的直線pqn與x軸的交點的橫座標,試運用數學歸納法證明:

2≤xn<xn+1<3.

證明 (1)當n=1時,x1=2,f(x1)=-3,q1(2,-3).

∴直線pq1的方程為y=4x-11,

令y=0,得x2=,

因此,2≤x1<x2<3,即n=1時結論成立.

(2)假設當n=k時,結論成立,即2≤xk<xk+1<3.

∴直線pqk+1的方程為y-5=(x-4).

又f(xk+1)=x-2xk+1-3,代入上式,令y=0,

得xk+2==4-,

由歸納假設,2xk+2=4-<4-=3;

xk+2-xk+1=>0,即xk+1所以2≤xk+1由(1)、(2)知對任意的正整數n,2≤xn15.(2014·重慶卷)設a1=1,an+1=+b(n∈n*).

(1)若b=1,求a2,a3及數列的通項公式;

(2)若b=-1,問:是否存在實數c使得a2n解 (1)法一 a2=2,a3=+1.

再由題設條件知(an+1-1)2=(an-1)2+1.

從而是首項為0,公差為1的等差數列,

故(an-1)2=n-1,即an=+1(n∈n*).

法二 a2=2,a3=+1,

可寫為a1=+1,a2=+1,a3=+1.

因此猜想an=+1.

下面用數學歸納法證明上式:

當n=1時結論顯然成立.

假設n=k時結論成立,即ak=+1,則ak+1=+1=+1=+1.

這就是說,當n=k+1時結論成立.綜上可知,

an=+1(n∈n*).

(2)設f(x)=-1,則an+1=f(an).

令c=f(c),即c=-1,解得c=.

下面用數學歸納法證明加強命題a2n當n=1時,a2=f(1)=0,a3=f(0)=-1,所以a2<假設n=k時結論成立,即a2k易知f(x)在(-∞,1]上為減函式,

從而c=f(c)>f(a2k+1)>f(1)=a2,即1>c>a2k+2>a2.

再由f(x)在(-∞,1]上為減函式得c=f(c)故c這就是說,當n=k+1時結論成立.

綜上,符合條件的c存在,其中乙個值為c=.

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