数学归纳法证明共6篇 归纳法如何证明

时间:2022-06-30 00:57:33 综合范文

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数学归纳法证明共6篇 归纳法如何证明

数学归纳法证明共1

  二用数学归纳法证明不等式

  教学要求:了解数学归纳法的原理,并能以递推思想作指导,理解数学归纳法的操作步骤,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题,并能严格按照数学归纳法证明问题的格式书写.教学重点:能用数学归纳法证明几个经典不等式.

  教学难点:理解经典不等式的证明思路.

  教学过程:

一、复习回顾:

1、数学归纳法是高考考查的重点内容之一,在数列推理能力的考查中占有重要的地位;

2、复习数学归纳法的定义和数学归纳法证题的基本步骤;

二、本节主要内容是用数学归纳法证明不等式;

  在用数学归纳法证明不等式的具体过程中,要注意以下几点:

(1)在从n=k到n=k+1的过程中,应分析清楚不等式两端(一般是左端)的变化,要认清不等式的结构

  特征;

(2)瞄准当n=k+1时的递推目标,有目的地进行放缩、分析;

(3)活用起点的位置;

(4)有的题目需要先作等价变换。

三、例题

  例1:比较n2与2n的大小,试证明你的结论.分析:将n?1,2,3,4,5,6代入比较后猜想结论,而后用数学归纳法加以证明

  证明:见书P50 ;要点:(k?1)2?k2?2k?1?k2?2k?k?k2?3k?k2?k2?….

  例2:证明不等式|sinn?|?n|sin?|(n?N?).

  证明:(1)当n=1时,不等式显然成立;

(2)假设当n=k时不等式成立,即有:|sink?|?k|sin?|,则当n=k+1时,

  |sin(k?1)?|?|sink?cos??cosk?sin?|?|sink?cos?|?|cosk?sin?|

?|sink?|?|cos?|?|cosk?|?|sin?|?|sink?|?|sin?|?k|sin?|?|sin?|?(k?1)|sin?|即当n=k+1时,原不等式也成立;

  由(1)(2)知,不等式对一切正整数n均成立;

  例3:证明贝努利(Bernoulli)不等式: (1?x)n?1?nx(x??1,x?0,n?N,n?1)

  22证明:(1)当n=2时,由x?0得(1?x)?1?2x?x?1?2x,即不等式成立;

(2)假设当n=k(k≥2)时不等式成立,即有(1?x)?1?kx:,则当n=k+1时,

(1?x)k?1k?(1?x)(1?x)k?(1?x)(1?kx)?1?x?kx?kx2?1?(k?1)x,

  所以当n=k+1时,原不等式也成立;

  由(1)(2)知,贝努利不等式成立;

  注:事实上,把贝努利不等式中的正整数n改为实数?仍有类似不等式成立.

  当?是实数,且???或??0时,有(1?x)≥1??x(x??1)

?当?是实数,且0???1时,有(1?x)≤1??x(x??1) ?

  例

4、证明:如果n(n为正整数)个正数a1,a2,a3???,an的乘积a1a2a3???an?1,那么它们的和

  a1?a2?a3?????an?n;

  证明:(1)当n=1时,a1=1,命题显然成立;

(2)假设当n=k时命题成立,即若k个正数a1,a2,a3???,ak的乘积a1a2a3???ak?1,那么他们的和

  a1?a2?a3?????ak?k,

  则当n=k+1时,有k+1个正数a1,a2,a3???,ak,ak?1满足乘积a1a2a3???akak?1?1, 若这k+1个正数相等,则它们都是1,其和为k+1,命题成立;

  若这k+1个正数不全相等,则其中必有大于1的数,也有小于1的数,不妨设a1>1,a21,a2

  a1?a2?a3?????ak?ak?1?k?1,即当n=k+1时,命题也成立;

  由(1)(2)知,如果n(n为正整数)个正数a1,a2,a3???,an的乘积a1a2a3???an?1,那么它们的和

  a1?a2?a3?????an?n;

  思考:课本P53的探究

  课堂练习:当n≥2时,求证

:1?

  1

  2??

?

  证明:(1)当n?2时,左式?1?

?1?

  22

??

  2?右式,?当n?2时,不等式成立

(2)假设当n?k(

?2)时,不等式成立,即1?

??

?则当n?k?

  1时,左式?1?

???

?

?

?

?

??右式

?当n?k?1时,不等式成立。

  由(1)(2)可知,对一切n?N,且n?2,不等式都成立。

四、作业:课本P53 习题中1,2,3,4,5,6

数学归纳法证明共2

  用数学归纳法证明:y

  s

  0xy

?

  y0

?yks

  y0s1

  证明:当k?1时,y?ys

?x?y当k?2时,y??x?2y当k?3时,y??x?3y······当k?n时,y??x?ny当k?n?1时,y?

  y0

  sny0s3y0s2

  01

  要使

  y0s

  xy

?

  成立

  要使

  y0s

  xy

?

  y0s2

  成立

  要使

  y0s

  xy

?

  y0s3

  成立

  要使

  y0s

  xy

?

  y0sn

  成立

  y0

  sn?1

  yy0y01y01y0

  y?n0??????nyyn?1y

  s?1sn?s1sns1

  sysysy

?x??n?1?y?等式成立,即y?

  y0s

  xy

?

  y0sk

数学归纳法证明共3

  用数学归纳法证明

  1/2+2/2^2+3/2^3+......+n/2^n=2-n+2/2^/2+2/2^2+3/2^3+......+n/2^n=2-(n+2)/2^n.

1、当n=1时候,

  左边=1/2;

  右边=2-3/2=1/

  2左边=右边,成立。

2、设n=k时候,有:

  1/2+2/2^2+3/2^3+......+k/2^k=2-(k+2)/2^k成立,

  则当n=k+1时候:有:

  1/2+2/2^2+3/2^3+.....+k/2^k+(k+1)/2^(k+1)

=2-(k+2)/2^k+(k+1)/2^(k+1)

=2-/2^(k+1)

=2-(k+3)/2^(k+1)

=2-/2^(k+1)

  得证。

  我觉得不是所有的猜想都非要用数学归纳法.

  比如a1=2,a(n+1)/an=2,这显然是个等比数列

  如果我直接猜想an=2^n,代入检验正确,而且对所有的n都成立,这时候干嘛还用数学归纳法啊.可是考试如果直接这样猜想是不得分的,必须要用数学归纳法证明.

  我觉得如果是数列求和,猜想无法直接验证,需要数学归纳法,这个是可以接受的.但是上面那种情况,谁能告诉我为什么啊.我觉得逻辑已经是严密的了.

  结果带入递推公式验证是对n属于正整数成立.

  用数学归纳法,无论n=1,还是n=k的假设,n=k+1都需要带入递推公式验证,不是多此一举吗.我又不是一个一个验证,是对n这个变量进行验证,已经对n属于正整数成立了.怎么说就是错误的.

  怎么又扯到思维上了,论严密性我比谁都在意,虽然是猜出来的,毕竟猜想需要,我的问题是--------这样的验证方式严不严密,在没有其他直接证明方法的情况下,是不是一定要用数学归纳法-------,并没有说这样就是对待数学的态度,没有猜想数学怎么发展.

  这说明你一眼能看出答案,是个本领。

  然而,考试是要有过程的,这个本领属于你自己,不属于其他人,比如你是股票牛人,直接看出哪支会涨哪支会跌,但是不说出为什么,恐怕也不会令人信服。

  比如你的问题,你猜想之后,代入检验,验证成功说明假设正确,这是个极端错误的数学问题,请记住:不是验证了一组答案通过,就说明答案是唯一的!比如x+y=2.我们都知道这是由无数组解的方程。但是我猜想x=y=1,验证成功,于是得到答案,你觉得对吗?所以你的证明方法是严格错误的!

  你的这种思想本身就是经不起推敲的,学习数学不是会做多少题,而是给自己建立一套缜密的思维。你的这种思维在学习过程中是一个巨大的绊脚石,你现在做的就是假设某某正确,然后拼死维护它的正确,即使有不严密的地方你也视而不见。我说过,你有一眼看出答案的本领,这只是本领而已,填空题你有优势。但是如果你缺少了证明的思维,证明的本领,那你就成了一个扶不起来的阿斗。最可怕的是你的这个思想:褒一点说善于投机取巧,贬一点说,就是思维惰性,懒。

  说说你的这道题,最简单的一道数列题,当然可以一下看出答案,而且你的答案是正确的。但是证明起来就不是那么容易了,答案不是看出来的,是算出来的。你的解法就是告诉大家,所有的答案都是看出来,然后代入证明的。假设看不出来怎么办?那就无所适从,永远也解不出来了!这就是你的做法带来的答案,你想想呢?你的这种做法有什么值得推广的?

  OK,了解!

  数学归纳法使被证明了的,证明数学猜想的严密方法,这是毋庸置疑的。在n=1时成立;假设n=k成立,则n=k+1成立。这两个结论确保了n属于N时成立,这是严密的。

  你的例题太简单,直接用等比数列的定义就可以得到答案(首项和公比均已知),不能说明你的证明方法有误。我的本意是:任何一种证明方法,其本身是需要严格证明的,数学归纳法是经过严格证明的;而你的证明方法:猜想带入条件,满足条件即得到猜想正确的结论。未经证明,(即使它很严密,我说即使)它不被别人认可。事实上,你的证明方法(猜想带入所有条件均成立)只能得到“必要”答案,并不“充分”,你想一下,A满足B就说A=B显然是不充分的。而数学归纳法充分必要,或者说“不大不小,不缩不放”,用你的方法可以猜想出多套答案,把所有猜想出来的答案归纳一下就是充分必要。

数学归纳法证明共4

  数列、极限、数学归纳法·用数学归纳法证明不等式·教案

  证明:(1)当n=1时,左=2,右=2,则等式成立. (2)假设n=k时(k∈N,k≥1),等式成立,即 2+4+6+…+2k=k(k+1). 当n=k+1时, 2+4+6+…+2k+(k+1)

  所以n=k+1时,等式也成立.

  根据(1)(2)可知,对于任意自然数n,原等式都能成立. 生甲:证明过程正确.

  生乙:证明方法不是数学归纳法,因为第二步证明时,没有应用归纳假设.

  师:从形式上看此种证明方法是数学归纳法,但实质在要证明n=k+1正确时,未用到归纳假设,直接采用等差数列求和公式,违背了数学归纳法的本质特点递推性,所以不能称之为数学归纳法.因此告诫我们在运用数学归纳法证明时,不能机械套用两个步骤,在证明n=k+1命题成立时,一定要利用归纳假设.

(课堂上讲评作业,指出学生作业中不妥之处,有利于巩固旧知识,为新知识的学习扫清障碍,使学生引以为戒,所谓温故而知新)

(二)讲授新课

  师:在明确数学归纳法本质的基础上,我们来共同研究它在不等式证明中的应用. (板书)例1已知x>-1,且x≠0,n∈N,n≥2.求证:(1+x)n>1+nx. 师:首先验证n=2时的情况.

(板书)证:(1)当n=2时,左边=(1+x)2=1+2x+x2,右边=1+2x,因x2>0,则原不等式成立.

(在这里,一定要强调之所以左边>右边,关键在于x2>0是由已知条件x≠0获得,为下面证明做铺垫)

数学归纳法证明共5

  人教版选修4—5不等式选讲

  课题:用数学归纳法证明不等式

  教学目标:

1、牢固掌握数学归纳法的证明步骤,熟练表达数学归纳法证明的过程。

2、通过事例,学生掌握运用数学归纳法,证明不等式的思想方法。

3、培养学生的逻辑思维能力,运算能力和分析问题,解决问题的能力。

  重点、难点:

1、巩固对数学归纳法意义和有效性的理解,并能正确表达解题过程,以及掌握用数学归纳法证明不等式的基本思路。

2、应用数学归纳法证明的不同方法的选择和解题技巧。

  教学过程:

一、复习导入:

1、上节课学习了数学归纳法及运用数学归纳法解题的步骤,请同学们回顾,说出数学归纳法的步骤?

(1)数学归纳法是用于证明某些与自然数有关的命题的一种方法。

(2)步骤:1)归纳奠基;

  2)归纳递推。

2、作业讲评:(出示小黑板)

  习题:用数学归纳法证明:2+4+6+8+……+2n=n(n+1)

  如采用下面的证法,对吗?

  证明:①当n=1时,左边=2=右边,则等式成立。

②假设n=k时,(k∈N,k≥1)等式成立,

  即2+4+6+8+……+2k=k(k+1)

  当n=k+1时,

  2+4+6+8+……+2k+2(k+1)

∴ n=k+1时,等式成立。

  由①②可知,对于任意自然数n,原等式都成立。

(1)学生思考讨论。

(2)师生总结: 1)不正确

  2)因为在证明n=k+1时,未用到归纳假设,直接用等差数列求和公式,

  违背了数学归纳法本质:递推性。

二、新知探究

  明确了数学归纳法本质,我们共同讨论如何用数学归纳法证明不等式。 (出示小黑板)

  例1观察下面两个数列,从第几项起an始终小于bn?证明你的结论。 {an=n}:1,4,9,16,25,36,49,64,81, …… {bn=2}:2,4,8,16,32,64,128,256,512, …… (1)学生观察思考 (2)师生分析

(3)解:从第5项起,an < bn ,即 n2<2,n∈N+(n≥5)

  证明:(1)当 n=5时,有52<25,命题成立。 (2)假设当n=k(k≥5)时命题成立 即k<

  2当n=k+1时,因为

(k+1)2=k2+2k+1<k2+2k+k=k2+3k<k2+k2=2k2

  由(1)(2)可知n2<2n(n∈N+,n≥5)

  学生思考、小组讨论:①放缩技巧:k2+2k+1<k2+2k+k;k2+3k<k2+k

  2②归纳假设:2k

  例2

  证明不等式│Sin nθ│≤n│Sinθ│(n∈N+)

  k n

  n2

  2k

  分析:这是一个涉及正整数n的三角函数问题,又与绝对值有关,在证明递推关系时,应注意利用三角函数的性质及绝对值不等式。

  证明:(1)当 n=1时,上式左边=│Sinθ│=右边,不等式成立。 (2)假设当n=k(k≥1)时命题成立, 即有│Sin kθ│≤k│Sinθ│

  当n=k+1时,

│Sin (k+1)θ│=│Sin kθCosθ+Cos kθSin θ│ ≤│Sin kθCosθ│+│Cos kθSin θ│ =│Sin kθ││Cosθ│+│Cos kθ││Sin θ│ ≤│Sin kθ│+│Sin θ│ ≤k│Sinθ│+│Sin θ│ =(k+1)│Sinθ│

  所以当n=k+1时,不等式也成立。

  由(1)(2)可知,不等式对一切正整数n均成立。

  学生思考、小组讨论:①绝对值不等式: │a+b│≤ │a│+│b│

②三角函数的有界性:│Sinθ│≤1,│Cosθ│≤1 ③三角函数的两角和公式。

(板书)例3 证明贝努力(Bernoulli)不等式:

  如果x是实数且x>-1,x≠0,n为大于1的自然数,那么有(1+x)>1+nx 分析:①贝努力不等式中涉几个字母?(两个:x,n)

②哪个字母与自然数有关?(n是大于1的自然是数)

(板书)证:(1)当n=2时,左边=(1+x)=1+2x+x,右边=1+2x,因x>0,则原不等式成立.

(在这里,一定要强调之所以左边>右边,关键在于x>0是由已知条件x≠0获得,为下面证明做铺垫)

(2)假设n=k时(k≥2),不等式成立,即(1+x)>1+kx. 师:现在要证的目标是(1+x)>1+(k+1)x,请同学考虑.

  生:因为应用数学归纳法,在证明n=k+1命题成立时,一定要运用归纳假设,所以当

  k+1k

  n=k+1时.应构造出归纳假设适应的条件.所以有:(1+x)=(1+x)(1+x),因为x>

  k

-1(已知),所以1+x>0于是(1+x)(1+x)>(1+kx)(1+x).

  师:现将命题转化成如何证明不等式 (1+kx)(1+x)≥1+(k+1)x. 显然,上式中“=”不成立.

  k+

  1k

  2n

  故只需证:(1+kx)(1+x)>1+(k+1)x. 提问:证明不等式的基本方法有哪些?

  生:证明不等式的基本方法有比较法、综合法、分析法.

(提问的目的是使学生明确在第二步证明中,合理运用归纳假设的同时,其本质是不等式证明,因此证明不等式的所有方法、技巧手段都适用)

  生:证明不等式(1+kx)(1+x)>1+(k+1)x,可采用作差比较法. (1+kx)(1+x)-[1+(k+1)x] =1+x+kx+kx-1-kx-x

=kx>0(因x≠0,则x>0). 所以,(1+kx)(1+x)>1+(k+1)x. 生:也可采用综合法的放缩技巧.

(1+kx)(1+x)=1+kx+x+lx=1+(k+1)x+kx.

  因为kx>0,所以1+(k+1)x+kx>1+(k+1)x,即(1+kx)(1+x)>1+(1+k)x成立.

  生:……

(学生可能还有其他多种证明方法,这样培养了学生思维品质的广阔性,教师应及时引导总结)

  师:这些方法,哪种更简便,更适合数学归纳法的书写格式?学生用放缩技巧证明显然更简便,利于书写.

(板书)将例3的格式完整规范.

  证明:(1)当n=2时,由x≠0得(1+x)=1+2x+x>1+2x,不等式成立。

(2)假设n=k(k≥2)时,不等式成立, 即有(1+x)>1+kx 当n=k+1时,

(1+x)k+1=(1+x)(1+x)>(1+x)(1+kx)

  k

  k

=1+x+kx+ kx>1+x+kx=1+(k+1)x 所以当n=k+1时,不等式成立

  由①②可知,贝努力不等式成立。

(通过例题的讲解,在第二步证明过程中,通常要进行合理放缩,以达到转化目的)

三、课堂小结

  1.用数学归纳法证明,要完成两个步骤,这两个步骤是缺一不可的.但从证题的难易来分析,证明第二步是难点和关键,要充分利用归纳假设,做好命题从n=k到n=k+1的转化,这个转化要求在变化过程中结构不变.

  2.用数学归纳法证明不等式是较困难的课题,除运用证明不等式的几种基本方法外,经常使用的方法就是放缩法,针对目标,合理放缩,从而达到目标.

四、课后作业

  1.课本P53:1,3,5 2.证明不等式:

数学归纳法证明共6

§用数学归纳法证明不等式

  学习目标:1.理解数学归纳法的定义、数学归纳法证明基本步骤;

2.重、难点:应用数学归纳法证明不等式.一、知识情景:

1.关于正整数n的命题(相当于多米诺骨牌),我们可以采用下面方法来证明其正确性:

10.验证n取第一个值时命题成立( 即n=n?时命题成立) (归纳奠基) ;

20.假设当n=k时命题成立,证明当n=k+1时命题也成立(归纳递推).30.由

10、20知,对于一切n≥n?的自然数n命题都成立!(结论)

  要诀: 递推基础不可少,归纳假设要用到,结论写明莫忘掉.二、数学归纳法的应用:

  例1.用数学归纳法证明不等式sinn?≤nsin?.(n?N?)

  证明:(1)当 n=1时,上式左边=│Sinθ│=右边,不等式成立。

(2)假设当n=k(k≥1)时命题成立,即有│Sin kθ│≤k│Sinθ│

  当n=k+1时,│Sin (k+1)θ│=│Sin kθCosθ+Cos kθSin θ│

≤│Sin kθCosθ│+│Cos kθSin θ│

=│Sin kθ││Cosθ│+│Cos kθ││Sin θ│

≤│Sin kθ│+│Sin θ│≤k│Sinθ│+│Sin θ│=(k+1)│Sinθ│

  所以当n=k+1时,不等式也成立。

  由(1)(2)可知,不等式对一切正整数n均成立。

  例2. 证明贝努力(Bernoulli)不等式:

  已知x?R,且x> ?1,且x?0,n?N*,n≥2.求证:(1+x)n>1+nx.证明:(1)当n=2时,由x≠0得(1+x)2=1+2x+x2>1+2x,不等式成立。

(2)假设n=k(k≥2)时,不等式成立,即有(1+x)k>1+kx

  当n=k+1时,

(1+x)k+1=(1+x)(1+x)k>(1+x)(1+kx)=1+x+kx+ kx2>1+x+kx=1+(k+1)x 所以当n=k+1时,不等式成立

  由(1)(2)可知,贝努力不等式成立。

  例3 证明: 如果n(n为正整数)个正数a1,a2,?,an的乘积a1a2?an?1,

  那么它们的和a1?a2???an≥n.

三、当堂检测

1、(1)不等式2n?n4对哪些正整数n成立?证明你的结论。

  1(2)求满足不等式(1?)n?n的正整数n的范围。n

  n2*2?2?n(n?N).

2、用数学归纳法证明

  证明:(1) 当n=1时, 2?2?1,不等式成立; 当n=2时, 2?2?2,不等式成立;当n=3时, 2?2?3,不等式成立.

*n?k(k?3,k?N)时不等式成立,即 2k?2?k2. (2)假设当

  k?1k222则当n?k?1时, 2?2?2(2?2)?2?2k?2?(k?1)?k?2k?3, 1222

  322kk?3∵,∴?2k?3?(k?3)(k?1)?0,(*)

  k?1222k?122?2?(k?1)?k?2k?3?(k?1)2?2?(k?1)从而, ∴. 即当n?k?1时,不等式

  也成立. 由(1),(2)可知,2?2?n对一切n?N都成立.

四、课堂小结

  1.用数学归纳法证明,要完成两个步骤,这两个步骤是缺一不可的.但从证题的难易来分析,证明第二步是难点和关键,要充分利用归纳假设,做好命题从n=k到n=k+1的转化,这个转化要求在变化过程中结构不变.

  2.用数学归纳法证明不等式是较困难的课题,除运用证明不等式的几种基本方法外,经常使用的方法就是放缩法,针对目标,合理放缩,从而达到目标.

  n2*

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