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文檔簡介
1.進一步理解數學歸納法原理.2.會用數學歸納法證明整除問題以及平面幾何中的有關問題.3.1.2數學歸納法應用舉例知識點1用數學歸納法證明整除性問題【例1】已知數列{an}滿足a1=0,a2=1,當n∈N*時,an+2
=an+1+an,求證:數列{an}的第4m+1項(m∈N*)能被3整除. 證明(1)當m=1時,
a4m+1=a5=a4+a3=(a3+a2)+(a2+a1)
=(a2+a1)+2a2+a1=3a2+2a1=3+0=3.
即當m=1時,第4m+1項能被3整除.(2)假設當m=k時,a4k+1能被3整除,則當m=k+1時,a4(k+1)+1=a4k+5=a4k+4+a4k+3=2a4k+3+a4k+2=2(a4k+2+a4k+1)+a4k+2=3a4k+2+2a4k+1.顯然,3a4k+2能被3整除,又由假定知a4k+1能被3整除.∴3a4k+2+2a4k+1能被3整除.即當m=k+1時,a4(k+1)+1也能被3整除.由(1)和(2)知,對于n∈N*,數列{an}中的第4m+1項能被3整除. ●反思感悟:本題若從遞推式入手,設法求出通項公式,會相當困難.這時,可轉向用數學歸納法證明.1.用數學歸納法證明:(x+1)n+1+(x+2)2n-1(n∈N*)能被x2+3x+3整除.證明
(1)當n=1時,(x+1)1+1+(x+2)2-1=x2+3x+3,顯然命題成立.(2)假設n=k(k≥1)時,命題成立,即(x+1)k+1+(x+2)2k-1能被x2+3x+3整除,則當n=k+1時,(x+1)k+2+(x+2)2k+1=(x+1)k+2+(x+1)(x+2)2k-1+(x+2)2k+1-(x+1)(x+2)2k-1=(x+1)[(x+1)k+1+(x+2)2k-1]+(x+2)2k-1(x2+3x+3).由假設可知上式可被x2+3x+3整除,即n=k+1時命題成立.由(1)(2)可知原命題成立.知識點2探索問題 ●反思感悟:探索性問題一般從考查特例入手,歸納出一般結論,然后用數學歸納法證明,體現了從特殊到一般的數學思想.2.已知f(n)=(2n+7)·3n+9,是否存在正整數m,使得對任意n∈N*,都能使m整除f(n)?如果存在,求出m最大的值,并證明你的結論;若不存在,說明理由.解
f(1)=36,f(2)=108,f(3)=360猜想:能整除f(n)的最大整數是36.證明如下:用數學歸納法.(1)當n=1時,f(1)=(2×1+7)×3+9=36,能被36整除.(2)假設n=k(k≥1)時,f(k)能被36整除,即(2k+7)·3k+9能被36整除.則當n=k+1時,f(k+1)=[2(k+1)+7]·3k+1+9=3[(2k+7)·3k+9]+18(3k-1-1).由歸納假設3[(2k+7)·3k+9]能被36整除,而3k-1-1是偶數.∴18(3k-1-1)能被36整除.∴當n=k+1時,f(n)能被36整除.由(1)(2)可知,對任意n∈N*,f(n)能被36整除.知識點3用數學歸納法證明幾何問題【例3】平面上有n個圓,每兩圓交于兩點,每三圓不過同一點,求證這n個圓分平面為n2-n+2個部分.證明
(1)當n=1時,n2-n+2=1-1+2=2,而一圓把平面分成兩部分,所以n=1命題成立.(2)設n=k時,k個圓分平面為k2-k+2個部分,則n=k+1時,第k+1個圓與前k個圓有2k個交點,這2k個交點分第k+1個圓為2k段,每一段都將原來所在的平面一分為二,故增加了2k個平面塊,共有:(k2-k+2)+2k=(k+1)2-(k+1)+2個部分.∴對n=k+1也成立.由(1)(2)可知,這n個圓分割平面為n2-n+2個部分. ●反思感悟:如何應用歸納假設及已知條件,其關鍵是分析k增加“1”時,研究第(k+1)個圓與其他k個圓的交點個數問題,通常要結合圖形分析.課堂小結1.用數學歸納法可證明有關的正整數問題,但并不是所有的正整數問題都是用數學歸納法證明的,學習時要具體問題具體分析.2.運用數學歸納法時易犯的錯誤(1)對項數估算的錯誤,特別是尋找n=k與n=k+1的關系時,項數發生什么變化被弄錯.(2)沒有利用歸納假設:歸納假設是必須要用的,假設是起橋梁作用的,橋梁斷了就通不過去了.(3)關鍵步驟含糊不清,“假設n=k時結論成立,利用此假設證明n=k+1時結論也成立”,是數學歸納法的關鍵一步,也是證明問題最重要的環節,對推導的過程要把步驟寫完整,注意證明過程的嚴謹性、規范性.隨堂演練1.求證:an+1+(a+1)2n-1能被a2+a+1整除,n∈N*.證明
(1)當n=1時,a1+1+(a+1)2×1-1=a2+a+1,命題顯然成立.設n=k(k≥1)時,ak+1+(a+1)2k-1能被a2+a+1整除,則當n=k+1時,ak+2+(a+1)2k+1=a·ak+1+(a+1)2·(a+1)2k-1=a[ak+1+(a+1)2k-1]+(a+1)2(a+1)2k-1-a(a+1)2k-1=a[ak+1+(a+1)2k-1]+(a2+a+
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