推理与证明练习题
-
第一章
推理与证明练习题
1
.“蛇、鳄鱼、海龟、蜥蜴等爬行动物是用肺呼吸的,所以所有的爬行动物都是用肺
呼吸的.”此推理方法是:
;
2
.在数
列
1,2,2,3,3,3,4,4,4,4
,…中,第
25
项为:
;
n
+
p>
2
1
1
1
1
3
.证明
<1
+
+
+
+…+
<
n
+
1(
n
>1)
,当
n
=
2
时,中间式等于:
;
2
2
3
4
2
n
4
.否定结论“至多有两个解”的说法是:
< br>
;
1
5
.三角形的面积为
S
=
(
a
+
b
+
c
)
r
p>
,
a
,
b
,
c
为三角形的边长,
r
为三角形内切圆的
2
半径,利用类比
推理可以得出四面体的体积为:
;
6
.
p>
某人在上楼梯时,
一步上一个台阶或两个台阶,
设他从平地上到第一级台阶时有
f
(1)
< br>种走法,从平地上到第二级台阶时有
f
(2)
种走法……则他从平地上到第
n
级
(
n
≥3)台阶时
的走法
p>
f
(
n
)
等于:
;
3
7
p>
.
已知
f
(
x
)
=
x
+
x
,
a
,
b
,
c
∈
R
,
且
a
+
b
>0
,
a
+
c
>0<
/p>
,
b
+
c
>0
,
则
f
(
a
)
+
f
(
b
)
< br>+
f
(
c
)
的值一定:
;
1
1
p>
8
.数列
{
a
p>
n
}
满足
a
1
=
,
a
n
+
1
=
1
-
,则
a
< br>2 013
等于:
;
2
a
p>
n
3
1
5
3
7
9
.一个数列
p>
{
a
n
}
的前
n
项为
,
,
,
,
,….则猜想它
的一个通项公式为
a
n
=
5
2
11
7
17
________.
10
.观察下列的图形中小正方形的个数,则第
6
个图中有
________
个小正方形,第
n
个图中有
________
个小正方形.
图
1
11
.用反证法证明命题“若
x
-
(
a
+
b
)
x
+
ab
≠0,则
x
≠
a
且
x
≠
b
”时,应假设为
________
.
a
11
+
a<
/p>
12
+…+
a
2
0
a
1
+
a<
/p>
2
+…+
a
30
12
.已知等差数列
{
a
n
}
中,有
=
,则在等比数列
{
b
n
}
中,
10
30
会有类似的结论:
__________
______.
13
.已知
a
+
b
+
c
=
0
,比较
ab
+
bc
+
ca
的大值与
0
的大小;
3
3
2,
3<
/p>
3
3
2,
3
p>
3
3
3
2
14
.观察下列等式:
1
+
2
=
3
1
+
2
+
3
p>
=
6
1
+
2
+
3
+
4
=
10
,….根据上述规
律,
第五个等式为
____________________
____
.
2
a
n
15
.
(
本小题满分
12
分
< br>)
若
a
1
>0
,
a
1
≠1,
a
n
+
1
=
(
n
=<
/p>
1,2
,…).
1
+
a
n
(
1)
求证:
a
n
+
1
≠
a
n
;
1
(2)
令
a
1
=
p>
,写出
a
2
,
p>
a
3
,
a
4
,
a
5
的值,观察并归纳出这个数列的通项公式
a
n
.
2
n
n
16
.(2014·银川模拟
)
用数学归纳法证明“当
n
为正奇数时,
x
+
y
能被
< br>x
+
y
整除”
< br>的第二步是
(
)
A
.假设
n
=
2
k
+
1
时正确,再推
n
=
2
k
+
3
时正确
(
k
∈
N
+
)
B
.假设
n
=
2
k
-
1
时正确,再推
n
=
2
k
+
1
时正确
(
k
∈
N
+
)
C
.假设
n
=
k
时正确,再推
n
=
k
+
1
时正确
(
k
∈
N
+
)
D
.假设
n
≤
k
(
k
≥1)时正确,再推
n
=
k
+
2
时正确
(
k
∈
N
p>
+
)
2
p>
1
1
1
3
5
*
17
.
f
(
n
)
=
1
+
+
+…+
(
n
∈
N
)
,经计算得
f
(2)
=
,
f
(4)
>
2
,
f
(8)
>
,
f
(16)
>
2
3
n
2
2
< br>7
3
,
f
(32)
>
.
推测:当
n
≥2
时,有
______
______
.
2
< br>,
x
≥0,
若
< br>f
1
(
x
)
=
f
(
x
)
,
f
n
p>
+
1
(
x
)
=
f
(
f
n
(
x
< br>))
,
1
+
x
n
∈
N
+
,
则
f
2014
(
x
)
的表达式为
________
.
p>
19
.
(
本小题满分
12
分
)
某少数民族的刺绣有着悠久的历史,图
2
为她们刺绣中最简单
的四个图案,这些图案都是由小正方形
构成,小正方形数越多刺绣越漂亮.现按同样的规
律刺绣
(
p>
小正方形的摆放规律相同
)
,设第
n
个图形包含
f
(
p>
n
)
个小正方形.
18
.
(2014·陕西文,
14)
已知
f
(
x
)
=
x
图
2
(1)
求出
f
(5)
的值;
(2)
利用
合情推理的“归纳推理思想”归纳出
f
(
n
+
1)
与
f
(
n
)
之间
的关系式,
并根据你
得到的关系式求出
f
(
n
)
的表
达式;
1
1
1
1
(3)
求
+
+
+…+
的值.
f
f
-
1
f
-
1
f<
/p>
n
-
1
20
.
(<
/p>
本小题满分
14
分
)
函数列
{
f
n
(
x
)}
满足
f
1
(
x
)
=
x
1
p>
+
x
2
(
x
>0)
,
f
n
+
1
(
x
)
=
f
< br>1
[
f
n
(
x
)]
.
(1)
求
f
2
(
x
)
,
p>
f
3
(
x
)
;
(2)
猜想
f
n
(
x
)
的表达式,并证明.
21<
/p>
.已知数列
{
a
n
}
,
a
1<
/p>
=
5
且
S
n
-
1
=
a
n
(
n
≥2,
n
∈
N
+
)
.
(1)
求
a
2
,
a
3
,
a
4
,并由此猜想
a
< br>n
的表达式;
(2)
用数学归纳法证明
{
a
n
}
的通项公式.
p>
22
.
(
山东高考
)
等比数列
{
a
n
}
的前
n
项和为
S
n
,
已知对任意的
n
∈
N
< br>+
,点
(
n
,
S
n
)
均在函
x
数
y
=
b
+
r
(<
/p>
b
>0
且
b
p>
≠1,
b
,
r
p>
均为常数
)
的图像上.
(1)
求
r
的值;
(2)
当
b
=
2
时,记
b
n
=
2(log
2
a
n
+
1)(
n
∈
N
+
)
,证明:对任意的
n
p>
∈
N
+
,不等式<
/p>
b
1
+
1
b
2
+
1
b
n
+
1
·
·…·
>
n
+
1
成立.
b
1
b
2
b
n
x
[
解析
]
(1)
解:因为对任意
n
∈
N
+
,点
(
n
,
S
n
)
均在函数
y
< br>=
b
+
r
(
b
>0
且
b
≠1,
b
,
r
n
均为常数
)
的图像上,所以
S
n
=
b
+
r
.
< br>当
n
=
1
时,
a
1
=
S
1
=
b
+<
/p>
r
,
n
n
-
1
n
n
-
1
n
-
1
当
n
≥2
时,
a
n
=
S
n
-
S
n
-
1
=<
/p>
b
+
r
-
(
b
+
r
)
=
b
-
b
=
(
b
-
1)
b
,
n
-
1
又
因为
{
a
n
}
为等比数列,所以
r
=-
1
,公比为
b
,
a
n
=
(
b
-
1)
b
< br>.
n
-
1
n
-
1
(2)
证明:当
b
=
2
< br>时,
a
n
=
(
b
-
1)
b
=
2
,
b
n
=
2(l
og
2
a
n
+
1)
=
2(log
2
2
n
-
1
+
1)
=
2
n
,
b
p>
n
+
1
2
n
+
1
b
1
+
1
b
< br>2
+
1
b
n
+
1
3
5
7
2
n
+
p>
1
则
=
,所以
p>
·
·…·
=
·
p>
·
·…·
.
b<
/p>
n
2
n
b
1
b
2
b
n
2
4
6
2
n
3
5
7
2
n
+
1
下面用数学归纳法证明不等式:
·
·
…·
>
n
+<
/p>
1.
2
4
6<
/p>
2
n
3
3
①当
n
=
1
时,左边=
,右边=
2
,因为
>
2
,所以不等式成立.
2
2
②假设当
p>
n
=
k
(
k
∈
N
+
)
时,不等式成立,
3<
/p>
5
7
2
k
+
1
即
·
·
·…·
>
k
+
1.
则当
n
=
k
+
1
时,
2
4
< br>6
2
k
3
5
7
2
k
+
1
2
k
+
p>
3
左边=
·
·
p>
·…·
·
2
p>
4
6
2
k
2
k
+
2
2
k
+
3
< br>>
k
+
1
·
=
2
k
+
2
=
=
k
p>
+
k
+
2
+
1
k
+
k
+
< br>2
+
k
+
k
+
1
>
k
+
+
1
,
p>
k
+
所以当
p>
n
=
k
+
1
时,不等式也成立.
由①②可得,不等式对任何
n
∈
N<
/p>
+
都成立,
b
1
+
1
b
p>
2
+
1
b
n
+
1
即
·
·…·
>
n
+
1
恒成立.
+
1
+
b
2
b
n
【解】
(1)
f
(5)
=
41.
(2)
因为<
/p>
f
(2)
-
f<
/p>
(1)
=
4
=4
×1,
f
(3)
-
f
(2)
=
8
=4×2,
f
(4)
-
f
(3)
=
12
=4×3,
p>
f
(5)
-
f
p>
(4)
=
16
=4
×4,
b
1
…
p>
由以上规律,可得出
f
(
< br>n
+
1)
-
f
(
n
)
=
4
n
,
<
/p>
因为
f
(
n
p>
+
1)
-
f
(
n
)
=
4
n
,所以
f
(
n
+
1)
=
f
(
n
< br>)
+
4
n
,所以
f
(
n
)
=
f
(
n
-
1)
+
4(
n
-
1)
=<
/p>
f
(
n
-
2)
+
4(
n
-
1)
+
4(
n
-
2)
=
f
(
n
-
3)
+
4(
n
-
1)
+
4(
n
-
2)
+
4(
n
-
3)
=…
=
f<
/p>
[
n
-
(
n
-
1)]
+
4(
n
-
1)
+
4(
n
-
2)
+
4(
n
-
3)
+…+
4[
p>
n
-
(
n
-
1)]
2
=
2
n
-
2
n
+
1.
1
1
1
1
1
(3)
当
n
≥2
时,
=
=
(
-
)
,
f
n
-
1
2
n
n
-
2<
/p>
n
-
1
n
1
1
1
1
所以
+
+
+…+
f
f
-
1
f
-
1
< br>f
n
-
1
1
1
1
1
1
1
1
1
=
p>
1
+
(1
-
+
-
+
-
+…+
-
)
2
2
2
3
3
4
n
-
1
< br>n
1
1
3
1
=
1
+
(
1
-
)
=
-<
/p>
.
2
n
2
p>
2
n
18
.
(
本小题满分
14
分
)
函数列
{
f
n
(
x
)}<
/p>
满足
f
1
(
p>
x
)
=
(1)
p>
求
f
2
(
x
)
,
f
3
(
x
)
< br>;
(2)
猜想
f
n
(
x
)
的表达式,并证明.
解:
p>
(1)
f
1
(
p>
x
)
=
x
1
+
x
2
(
x
>0)
,
f
n
+
1
< br>(
x
)
=
f
1
[
f
n
(
x
)]
.<
/p>
x
1
+
x
2
2
(
x
>0)
,
x
f
2
(
x
)
=
1
+
x
2
x
2
1
+
2
x<
/p>
1
+
2
1
+
x
x
2
1
+
2
x
x
x
f
3
(
x
)
=
=
=
.
2
2
2
x
2
1
p>
+
2
x
+
x
1
+
3
x
1
+
2
< br>1
+
2
x
x
(2)
猜想
f
n
(
x
)
=
,下面用数学归纳法证明:
2
p>
1
+
nx
①当
p>
n
=
1
时,命题显
然成立.
=
x
,
p>
x
②假设当
n
=<
/p>
k
时,
f
k
p>
(
x
)
=
x
1
+
kx
2
,那么
f
k
+
1
(
x
)
=
1
+
kx
1
+
2
2
2
x
=
x
=
2
2
1
p>
+
kx
+
x
1
+
kx
x
1
+
k
+
x
2
.
这就是说,当<
/p>
n
=
k
+
1
时命题成立.
1
+
nx
20
.
已知数列
{
a
n
}
,
a
1
=
5
且
S
n
p>
-
1
=
a
n
(
n
≥2,
n
∈
N
+
)
.
(1)
求
a
2
,
< br>a
3
,
a
4
,并由此猜想
a
n
的表达式;
(2)
用数学归
纳法证明
{
a
n
}
的通项公式.
[
分析
]
利
用不完全归纳法猜想归纳出
a
n
,然后
用数学归纳法证明.解题的关键是根
据已知条件和假设寻找
a<
/p>
k
与
a
k
+
1
和
S
k
与
S
k
+
1
之间的关系.
[
解析
]
(
1)
由已知,得
a
2
< br>=
S
1
=
a
1
=
5
,
a
3
=
S
p>
2
=
a
1
+
a
2
=
10
,
a
4
=
S
3
=
a
1
+
a
2
+
a
3
=<
/p>
5
+
5
n
=
+
10
=
20
,
a
n
=
.
n
-
2
< br>
5×2
n
< br>由①②,可知
f
n
(
x
)
=
x
2
对所有
n
∈
N
+
均成立.
(2)
①当
n
=
2
时,
a
2
=5×2
=
5
,表达式成立.
当
n
=
1
时显然成立,下面用数
学归纳法证明
n
≥2
时结硫化亦成立.
k
-
2
p>
②假设
n
=
k
p>
(
k
≥2,
k
p>
∈
N
+
)
时表达式成立,即
a
k
=5×2
,
则当
n
=
k
+
1
时,由已知条件和假设有
a
k
+
1
=
S
k
=
a
1
+
a
2
+…+
a
k
k
-
2
=
5
+
5
+
10
+…+5×2
k
-
1
-
2
=
5
+
1<
/p>
-
2
k
-
1
=5×2
(
p>
k
+
1)
-
2
=5×2
.
故当<
/p>
n
=
k
+
1
时,表达式也成立.
n
-
2
由①②可知,对一切
n
(
n
≥2,
n
∈
N
+
)
都有
a
n
=5×2
.
[
点评
]
本
题先用不完全归纳法猜想出通项,然后用数学归纳法证明,考查了由特殊
到一般的数学思
想,也考查了数列知识,在高考中这类题往往是压轴题.解决方法是观察
与分析法,也就
是说解决这类题要注意观察数列中各项与其序号的变化关系,归纳出构成
数列的规律,同
时还要注意第一项与其他各项的差异,从而发现其中的规律.
21
.
(
山东高考
)
等比数列
{
a
< br>n
}
的前
n
项和为
S
n
,已知对任意的
n
∈
N
+
,点
(
n
,
S
n
)
均在函
x
数
y
=
< br>b
+
r
(
b
>0
且
b
≠1,
b
,
r
均为常数
)
的图像上.
(1)
求
r
的值;
(2)
当
b
=
2
时,记
b
n
=
2(log
2
p>
a
n
+
1)(
p>
n
∈
N
+
)
,证明:对任意的
n
∈
N
+
,不等式
b
1
+
1
b
2
+
1
b
p>
n
+
1
·
·…·
>
n
+
1
成立.
2
-
2
b
1
b
2
b
n
< br>[
解析
]
(1)
解:因为对任意
n
∈
N
p>
+
,点
(
n
,
S
n
)
均在函数
y
=
b
+
r
(
b
>0
且
b
≠1,
b
,
r
n
均为常数
)
的图像上,所以
S
n
=
b
+
p>
r
.
当
n
=
1
时,
a
1
=
S
1
=
b
+
r
,
n
n
-
1
n
n
-<
/p>
1
n
-
1
当
n
≥2
时,
a
n
=
S
n
-
S
n
-
1
=
b
+
r
-
(
b
+
r
)
=<
/p>
b
-
b
=
(
b
-
1)
b
,
n
-
1
又因为
{
a
n
}
为等比数列,所以<
/p>
r
=-
1
,公比
为
b
,
a
n<
/p>
=
(
b
-
1)
b
.
n
-
1
n
-
1
(2)
证明:当
b
p>
=
2
时,
a
n
=
(
b
-
1)
b
=
2
,
b
< br>n
=
2(log
2
a
n
+
1)
=
2(log
2
2
n
-
1
+
1)
=
2
n
< br>,
b
n
+
1
2
n
+
1
b
1
+
p>
1
b
2
+
1
b
n
+
1
3
5
7
< br>2
n
+
1
则
=
,所以
·
·…·
=
·
·
·…·
.
b
n
2
n
b
1
b
2
b
n
2<
/p>
4
6
2
n
3
5
7
2
n
+
1
下面用数学归纳法
证明不等式:
·
·
…·
>
n
+
1.
2
4
6
2
n
3
3
①当
n
=
1
时,左边=
< br>,右边=
2
,因为
>
2
,所以不等式成立.
2
2
②假设当
n
=
k
(
k
∈
N
+
)
时,不
等式成立,
3
5
7
2
k
+
1
即
·
·
·…
·
>
k
+
1.
则当
n
=
k<
/p>
+
1
时,
p>
2
4
6
2
k
3
5
7
2
k
+
1
< br>2
k
+
3
左边=
·
·
·…·
< br>·
2
4
6
2
k
2
k
+
2
2
k
p>
+
3
>
k
+
1
·
=
2
k
+
2
< br>=
=
x
k
+
k
+
2
+
1
k
p>
+
k
+
2
+
k
+
k
+
1
>
k
< br>+
+
1
,
k
+
所以当
n
=
k
+
1
时,不等式也成立.
由①②可得,不
等式对任何
n
∈
N
+
都成立,
b
< br>1
+
1
b
2
+
1
b
n
+
1
即
·
p>
·…·
>
n
+
p>
1
恒成立.
+<
/p>
1
+
b
1
b
2
b
n