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2020年江苏省高考数学专项训练-真题解析
专题23 数学归纳法与证明
【真题感悟】
1. 【2010江苏,23】已知△ABC 的三边长都是有理数. (1)求证cosA 是有理数;
(2)求证:对任意正整数n ,cosnA 是有理数.
2. 【2013江苏,23】设数列{a n }:1,-2,-2,3,3,3,-4,-4,-4,-4,…,
1
1(1),,(1)k k k k k ----644474448
L 个
,…,即当1122
k k k k n (-)(+)<≤
(k ∈N *)时,a n =(-1)k -1k .记S n =a 1+a 2+…+a n (n ∈N *).对于l ∈N *,定义集合P l ={n |S n 是a n 的整数倍,n ∈N *,且1≤n ≤l }. (1)求集合P 11中元素的个数; (2)求集合P 2 000中元素的个数. 3. 【2014江苏,23】已知函数0sin ()(0)x
f x x x
=>,设()n f x 为1()n f x -的导数,*n N ∈ (1)求122()()2
22
f f ππ
π
+
的值;
(2)证明:对任意*n N ∈,等式1()()4
442
n n nf f ππ
π-+
=
都成立. 4.【2015江苏,23】(本小题满分10分)已知集合{}3,2,1=X ,{
})(,,3,2,1*
N n n Y n ∈=Λ,{,),(a b b a b a S n 整除或整除=
}n Y b X a ∈∈,,令()f n 表示集合n S 所含元素的个数.
(1)写出(6)f 的值;
(2)当6n ≥时,写出()f n 的表达式,并用数学归纳法证明.
【考纲要求】
1. 数学归纳法的原理 (考查要求为了解)
2. 数学归纳法的简单应用 (考查要求为理解)
【考向分析】
1. 江苏高考中,经常考有难度的数学归纳法,利用归纳和类比的方法进行推理是新课标倡导的精神,主要考查学生探索创新能力.
2. 数学归纳法既是方法,又是思想,更是能力.不仅需要归纳能力,更需要探究能力、创新能力、构造能力.做一些有难度的数学归纳法试题,有助于培养思维品质,提高分析问题及解决问题的能力.
【高考预测】
近几年没有考查数学归纳法,高考对数学归纳法考查定位在能力,属难题.
【迎考策略】
1. 明确数学归纳法的两步证明
数学归纳法是一种只适用于与正整数有关的命题的证明方法,它们的表述严格而且规范,两个步骤缺一不可.第一步是递推的基础,第二步是递推的依据,第二步中,归纳假设起着“已知条件”的作用,在n =k +1时一定要运用它,否则就不是数学归纳法.第二步的关键是“一凑假设,二凑结论”. 2. 用数学归纳法证明等式应注意的问题
(1)用数学归纳法证明等式问题是常见题型,其关键点在于弄清等式两边的构成规律,等式两边各有多少项,以及初始值0n 的值.
(2)由n k =到1n k =+时,除考虑等式两边变化的项外还要充分利用n k =时的式子,即充分利用假设,正确写出归纳证明的步骤,从而使问题得以证明.弄清左端应增加的项,明确等式左端变形目标,掌握恒等式变形常用的方法:乘法公式、因式分解、添拆项、配方等.简言之:两个步骤、一个结论;递推基础不可少,归纳假设要用到,结论写明莫忘掉.[来 3. 数学归纳法证明不等式的注意问题
(1)当遇到与正整数n 有关的不等式证明时,应用其他办法不容易证,则可考虑应用数学归纳法. (2)用数学归纳法证明不等式的关键是由n k =成立,推证1n k =+时也成立,证明时用上归纳假设后,可采用分析法、综合法、作差(作商)比较法、放缩法等证明.
4. “归纳——猜想——证明”的模式,是不完全归纳法与数学归纳法综合应用的解题模式.其一般思路是:通过观察有限个特例,猜想出一般性的结论,然后用数学归纳法证明.这种方法在解决探索性问题
、存在性问题或与正整数有关的命题中有着广泛的应用.其关键是观察、分析、归纳、猜想,探索出一般规律.
5. 使用数学归纳法需要注意的三个问题 在使用数学归纳法时还要明确:
(1)数学归纳法是一种完全归纳法,其中前两步在推理中的作用是:第一步是递推的基础,第二步是递推
的依据,二者缺一不可;
(2)在运用数学归纳法时,要注意起点0n ,并非一定取1,也可能取0,2等值,要看清题目; (3)第二步证明的关键是要运用归纳假设,特别要弄清楚由n k =到1n k =+时命题变化的情况. 6. 数学归纳法常用于与正整数有关命题的证明可用数学归纳法.例如根据递推公式写出数列的前几项,通过观察项与项数的关系,猜想出数列的通项公式,再用数学归纳法进行证明,初步形成“观察—归纳—猜想—证明”的思维模式;利用数学归纳法证明不等式时,要注意放缩法的应用,放缩的方向应朝着结论的方向进行,可通过变化分子或分母,通过裂项相消等方法达到证明的目的.
【强化演练】
1.已知数列{}n a 满足1230
12323222n n n n n
C C C a C +++=++++…*2
n n n
n C n N ++∈,. (1)求1a , 2a , 3a 的值;
(2)猜想数列{}n a 的通项公式,并证明. 2.已知函数,记
,当
(1)求证:在
上为增函数; (2)对于任意
,判断
上的单调性,并证明. 3.(1)用数学归纳法证明:当*n N ∈时,
cos cos2cos3cos x x x nx +++⋅⋅⋅+=
1sin 12122sin 2
n x
x ⎛
⎫+ ⎪⎝⎭-(x R ∈,且2x k π≠, k Z ∈); (2)求234sin 2sin 3sin 4sin 6666ππππ++++ 20182018sin
6
π
⋅⋅⋅+的值. 4.已知函数()()00,0cx d
f x a ac bd ax b
+=≠-≠+,设()n f x 为()1n f x -的导数, *n N ∈.
(1)求()()12,f x f x ;
(2)猜想()n f x 的表达式,并证明你的结论.
5.已知()()()()()()01
111n
k
n
n
n
n k m n n n n n f x C x C x C x k C x n =--++--++--L L ,其中R x ∈,
*N n ∈, N k ∈, k n ≤.
(1)试求()1f x , ()2f x , ()3f x 的值;
(2)试猜测()n f x 关于n 的表达式,并证明你的结论. 6.设
为正整数,数列的通项公式,其前项和为.
(1)求证:当为偶数时,;当为奇数时,
; (2)求证:对任何正整数,
.
7.数列{}n a 满足11a =且()1211
112n n
n
a a n n n +⎛⎫=+
+≥ ⎪+⎝⎭. (1)用数学归纳法证明: ()22n a n ≥≥;
(2)已知不等式()ln 1x x +<;对0x >成立,证明: ()3
4
21n a e n <≥(其中无理数
).
8.记.
(1)求的值; (2)当时,试猜想所有的最大公约数,并证明.
9.设个正数
满足
. (1)当时,证明:;
(2)当时,不等式也成立,请你将其推广到 且
个正数
的情形,归纳出一般性的结论并用数学归纳法证明.
10.已知数列{}n a 的各项均为正整数,对于任意n ∈N *,都有1111
11
22111
n n n n
a a a a n n ++++<<+-+ 成立,且24a =. (1)求1a ,3a 的值;
(2)猜想数列{}n a 的通项公式,并给出证明. 11.在数列E 中,已知F ,23-,2n n a b =(2n n
a b =
(1,13a =时,分别求
(2
12(Ⅰ)求(1)f -及(2)f 的值;
(Ⅱ)试探求对一切整数n ,()f n 是否一定是整数?并证明你的结论.
13.各项均为正数的数列{}n x 对一切*n ∈N 均满足 (
1)1n n x x +<; (2 14.设n ∈*N 且2n ≥,证明:
()
2
2015年江苏高考2221212n n a a a a a a ++⋅⋅⋅+=++⋅⋅⋅+()1232n a a a a +++⋅⋅⋅+⎡⎣()234n a a a a +++⋅⋅⋅++⋅⋅⋅
]1n n a a -+.