所以上面三个式子中都不能取“=”, 所以a2+b2+c2>ab+bc+ac,
因为ab+bc≥2ab2c,bc+ac≥2abc2, ab+ac≥2a2bc,
又a,b,c为互不相等的非负数, 所以ab+bc+ac>abc(a+b+c), 所以a2+b2+c2>abc(a+b+c). (2)要证原等式成立,只需证: 2cos(α-β)sin α-sin(2α-β)=sin β,
因为①左边=2cos(α-β)sin α-sin[(α-β)+α] =2cos(α-β)sin α-sin(α-β)cos α-cos(α-β)sin α =cos(α-β)sin α-sin(α-β)cos α =sin β=右边,
所以①成立,即原等式成立.
反证法 反证法是间接证明的一种基本方法,用反证法证明时,假定原结论的对立面为真,从反设和已知条件出发,经过一系列正确的逻辑推理,得出矛盾结果,断定反设不成立,从而肯定结论.反证法的思路:反设→归谬→结论.
设{an}是公比为q的等比数列. (1)推导{an}的前n项和公式;
(2)设q≠1,证明:数列{an+1}不是等比数列.
【精彩点拨】 (1)利用等比数列的概念及通项公式推导前n项和公式;(2)利用反证法证明要证的结论.
【规范解答】 (1)设{an}的前n项和为Sn, 当q=1时,Sn=a1+a1+?+a1=na1;
当q≠1时,Sn=a1+a1q+a1q2+?+a1qn-1, ① qSn=a1q+a1q2+?+a1qn, ①-②得,(1-q)Sn=a1-a1qn,
①
5
na1,q=1,?a1?1-q?
∴Sn=,∴Sn=?a1?1-qn?
1-q
?1-q,q≠1.
n
(2)证明:假设{an+1}是等比数列,则对任意的k∈N*, (ak+1+1)2=(ak+1)(ak+2+1), a2k+1+2ak+1+1=akak+2+ak+ak+2+1,
2kkk-1a2·a1qk+1+a1qk-1+a1qk+1, 1q+2a1q=a1q
∵a1≠0,∴2qk=qk-1+qk+1. ∵q≠0,∴q2-2q+1=0, ∴q=1,这与已知矛盾.
∴假设不成立,故{an+1}不是等比数列. [再练一题]
3.设{an},{bn}是公比不相等的两个等比数列,cn=an+bn.证明:数列{cn}不是等比数列.
【证明】 假设数列{cn}是等比数列,则 (an+bn)2=(an-1+bn-1)(an+1+bn+1).
①
因为{an},{bn}是公比不相等的两个等比数列,设公比分别为p,q,
2所以a2n=an-1an+1,bn=bn-1bn+1.
代入①并整理,得 2anbn=an+1bn-1+an-1bn+1 ?pq?=anbn?q+p?,
??pq即2=+,
qp
pq
当p,q异号时,q+p<0,与②相矛盾; 当p,q同号时,由于p≠q, pq
所以q+p>2,与②相矛盾. 故数列{cn}不是等比数列.
数学归纳法 1.关注点一:用数学归纳法证明等式问题是数学归纳法的常见题型,其关键6
②
点在于“先看项”,弄清等式两边的构成规律,等式两边各有多少项,初始值n0是多少.
2.关注点二:由n=k到n=k+1时,除等式两边变化的项外还要利用n=k时的式子,即利用假设,正确写出归纳证明的步骤,从而使问题得以证明.
1
已知正数数列{an}(n∈N)中,前n项和为Sn,且2Sn=an+a,用数n
*
学归纳法证明:an=n-n-1.
1?1?
【规范解答】 (1)当n=1时,a1=S1=2?a1+a?,
?1?所以a21=1(an>0),所以a1=1,又1-0=1, 所以n=1时,结论成立.
(2)假设n=k(k≥1,k∈N*)时,结论成立,即ak=k-k-1. 当n=k+1时,ak+1=Sk+1-Sk 1?1?1?1?
=2?ak+1+a?-2?ak+a?
?k??k+1?
11?1??1?
k-k-1+? =?ak+1+a?-?
2?2?k-k-1?k+1?1?1?a+=2?k+1a?-k, ?k+1?所以a2k+1+2kak+1-1=0,
解得ak+1=k+1-k(an>0),所以n=k+1时,结论成立. 由(1)(2)可知,对n∈N*都有an=n-n-1. [再练一题]
n?an+1?4.设数列{an}的前n项和Sn=2(n∈N*),a2=2. (1)求{an}的前三项a1,a2,a3; (2)猜想{an}的通项公式,并证明. 【解】 (1)由Sn=(2)猜想:an=n.
证明如下:①当n=1时,猜想成立. ②假设当n=k(k≥2)时,猜想成立,即ak=k,
7
n?an+1?
,得a1=1,又由a2=2,得a3=3. 2
那么当n=k+1时,ak+1=Sk+1-Sk ==
?k+1??ak+1+1?k?ak+1?
-2 2?k+1??ak+1+1?k?k+1?
-2.
2
k21
所以ak+1=-=k+1,
k-1k-1所以当n=k+1时,猜想也成立. 根据①②知,对任意n∈N*,都有an=n.
转化与化归思想 转化与化归是数学思想方法的灵魂.在本章中,合情推理与演绎推理体现的是一般与特殊的转化;数学归纳法体现的是一般与特殊、有限与无限的转化;反证法体现的是对立与统一的转化.
设二次函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)中的a,b,c都为整数,已知f(0),
f(1)均为奇数,求证:方程f(x)=0无整数根.
【精彩点拨】 假设方程f(x)=0有整数根k,结合f(0),f(1)均为奇数推出矛盾.
【规范解答】 假设方程f(x)=0有一个整数根k, 则ak2+bk+c=0,
∵f(0)=c,f(1)=a+b+c都为奇数, ∴a+b必为偶数,ak2+bk为奇数.
当k为偶数时,令k=2n(n∈Z),则ak2+bk=4n2a+2nb=2n(2na+b)必为偶数,与ak2+bk为奇数矛盾;
当k为奇数时,令k=2n+1(n∈Z),则ak2+bk=(2n+1)·(2na+a+b)为一奇数与一偶数乘积,必为偶数,也与ak2+bk为奇数矛盾.
综上可知,方程f(x)=0无整数根. [再练一题]
5.用数学归纳法证明:当n为正奇数时,xn+yn能被x+y整除.
【导学号:62952092】
【证明】 设n=2m-1,m∈N*,则xn+yn=x2m1+y2m1.
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