江蘇省2022高考數(shù)學二輪復習 專題八 二項式定理與數(shù)學歸納法(理)8.2 數(shù)學歸納法達標訓練(含解析)

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1、江蘇省2022高考數(shù)學二輪復習 專題八 二項式定理與數(shù)學歸納法(理)8.2 數(shù)學歸納法達標訓練(含解析) 1.(2018·南通三模)已知函數(shù)f0(x)=(a≠0,bc-ad≠0).設fn(x)為fn-1(x)的導數(shù),n∈N*. (1)求f1(x),f2(x); (2)猜想fn(x)的表達式,并證明你的結論. 解:(1)f1(x)=f0′(x)=′=, f2(x)=f1′(x)=′=. (2)猜想fn(x)=,n∈N*. 證明:①當n=1時,由(1)知結論成立, ②假設當n=k(k∈N*且k≥1)時結論成立, 即有fk(x)=. 當n=k+1時, fk+1(x)=fk′(x

2、) =′ =(-1)k-1·ak-1·(bc-ad)·k![(ax+b)-(k+1)]′ =. 所以當n=k+1時結論成立. 由①②得,對一切n∈N*結論都成立. 2.(2018·鎮(zhèn)江模擬)證明:對一切正整數(shù)n,5n+2·3n-1+1都能被8整除. 證明:(1)當n=1時,原式等于8,能被8整除; (2)假設當n=k(k≥1,k∈N*)時,結論成立, 即5k+2·3k-1+1能被8整除. 設5k+2·3k-1+1=8m,m∈N*, 當n=k+1時, 5k+1+2·3k+1 =5(5k+2·3k-1+1)-4·3k-1-4 =5(5k+2·3k-1+1)-4(3k-1

3、+1), 而當k≥1,k∈N*時,3k-1+1顯然為偶數(shù),設為2t,t∈N*, 故5k+1+2·3k+1=5(5k+2·3k-1+1)-4(3k-1+1)=40m-8t(m,t∈N*),也能被8整除, 故當n=k+1時結論也成立; 由(1)(2)可知,對一切正整數(shù)n,5n+2·3n-1+1都能被8整除. 3.已知Sn=1+++…+(n≥2,n∈N*),求證:S2n>1+(n≥2,n∈N*). 證明:(1)當n=2時,S2n=S4=1+++=>1+,即n=2時命題成立; (2)假設當n=k(k≥2,k∈N*)時命題成立, 即S2k=1+++…+>1+, 則當n=k+1時, S

4、2k+1=1+++…+++…+ >1++++…+ >1++ =1++=1+, 故當n=k+1時,命題成立. 由(1)和(2)可知,對n≥2,n∈N*不等式S2n>1+都成立. 4.(2018·常州期末)記(x+1)··…·(n≥2且n∈N*)的展開式中含x項的系數(shù)為Sn,含x2項的系數(shù)為Tn. (1)求Sn; (2)若=an2+bn+c,對n=2,3,4成立,求實數(shù)a,b,c的值; (3)對(2)中的實數(shù)a,b,c,用數(shù)學歸納法證明:對任意n≥2且n∈N*,=an2+bn+c都成立. 解:(1)因為(x+1)··…· =(1+x)(1+2x)·…·(1+nx) =[

5、1+(1+2+…+n)x+…+n!xn], 所以Sn==. (2)由題意及(1)可知=,=,=, 又=an2+bn+c, 則解得a=,b=-,c=-. (3)證明:①當n=2時,由(2)知等式成立. ②假設當n=k(k∈N*,且k≥2)時,等式成立, 即=k2-k-. 當n=k+1時,由 f(x)=(x+1)·…· =· =知 Tk+1=Sk+Tk =, 所以= ==. 又(k+1)2-(k+1)-==上式, 即等式=(k+1)2-(k+1)-也成立. 綜上可得,對任意n≥2且n∈N*,都有=an2+bn+c成立. B組——大題增分練 1.(2018·南

6、通、泰州一調(diào))用數(shù)學歸納法證明:當x∈N*時,cos x+cos 2x+cos 3x+…+cos nx=-(x∈R,且x≠2kπ,k∈Z). 證明:①當n=1時, 等式右邊=- = = =cos x=等式左邊,等式成立. ②假設當n=k時等式成立, 即cos x+cos 2x+cos 3x+…+cos kx =-. 那么,當n=k+1時, 有cos x+cos 2x+cos 3x+…+cos kx+cos[(k+1)x] =-+cos[(k+1)x] =- =sin[(k+1)x]cosx-cos[(k+1)x]sinx+2sinxcos[(k+1)x]÷2sinx-

7、 =- =-, 這就是說,當n=k+1時等式也成立. 根據(jù)①和②可知,對任何n∈N*等式都成立. 2.已知數(shù)列{an}共有3n(n∈N*)項,記f(n)=a1+a2+…+a3n.對任意的k∈N*,1≤k≤3n,都有ak∈{0,1},且對于給定的正整數(shù)p (p≥2),f(n)是p的整數(shù)倍.把滿足上述條件的數(shù)列{an}的個數(shù)記為Tn. (1)當p=2時,求T2的值; (2)當p=3時,求證:Tn=[8n+2(-1)n]. 解:(1)由題意,當n=2時,數(shù)列{an}共有6項. 要使得f(2)是2的整數(shù)倍,則這6項中,只能有0項、2項、4項、6項取1, 故T2=C+C+C+C=25

8、=32. (2)證明:由題意及(1)的分析可知, 當p=3時,Tn=C+C+C+…+C . 當1≤k≤n,k∈N*時, C=C+C =C+C+C+C =2C+C+C =2(C+C)+C+C+C+C =3(C+C)+C+C, 于是Tn+1=C+C+C+…+C =C+C+3(C+C+C+C+…+C+C)+Tn-C+Tn-C =2Tn+3(23n-Tn) =3×8n-Tn. 下面用數(shù)學歸納法證明Tn=[8n+2(-1)n]. 當n=1時,T1=C+C=2=[81+2(-1)1], 即n=1時,命題成立. 假設n=k (k≥1,k∈N*) 時,命題成立, 即Tk

9、=[8k+2(-1)k]. 則當n=k+1時, Tk+1=3×8k-Tk=3×8k-[8k+2(-1)k] =[9×8k-8k-2(-1)k] =[8k+1+2(-1)k+1], 即n=k+1時,命題也成立. 于是當n∈N*,有Tn=[8n+2(-1)n]. 3.(2018·揚州調(diào)研)在數(shù)列{an}中,an=cos(n∈N*). (1)試將an+1表示為an的函數(shù)關系式; (2)若數(shù)列{bn}滿足bn=1-(n∈N*),猜想an與bn的大小關系,并證明你的結論. 解:(1)an=cos=cos =22-1, ∴an=2a-1,∴an+1=± , 又n∈N*,n+1≥2

10、,an+1>0,∴an+1= . (2)當n=1時,a1=-,b1=1-2=-1,∴a1>b1; 當n=2時,a2=,b2=1-=,∴a2=b2; 當n=3時,a3=,b3=1-=,∴a30, 即證+2>0, 顯然成立. ∴n=k+1時,結論也成立.

11、 綜合①②可知:當n≥3時,an

12、2,…,n),求b3,5的值; (2)求證:bm,i=i+jC,其中i=1,2,…,n.(注:當i+j=kn+t時,k∈N*,t=1,2,…,n,則ai+j=at) 解:(1)當n=2,3,4時,b3,5值不存在; 當n=5時,依題意,有序數(shù)組為(1,2,3,4,5). 經(jīng)1次變換為:(3,5,7,9,6), 經(jīng)2次變換為:(8,12,16,15,9), 經(jīng)3次變換為:(20,28,31,24,17), 所以b3,5=17; 當n=6時,同理得b3,5=28; 當n=7時,同理得b3,5=45; 當n≥8時,n∈N*時, 依題意,有序數(shù)組為(1,2,3,4,5,6,7,8

13、,…,n). 經(jīng)1次變換為:(3,5,7,9,11,13,15,…,n+1), 經(jīng)2次變換為:(8,12,16,20,24,28,…,n+4), 經(jīng)3次變換為:(20,28,36,44,52,…,n+12), 所以b3,5=52. (2)證明:下面用數(shù)學歸納法證明對m∈N*,bm,i=i+jC,其中i=1,2,…,n. ①當m=1時,b1,i=ai+ai+1=i+jC,其中i=1,2,…,n,結論成立; ②假設m=k(k∈N*)時,bk,i=i+jC,其中i=1,2,…,n. 則m=k+1時, bk+1,i=bk,i+bk,i+1=i+jC+i+j+1C =i+jC+i+jC =aiC+i+j(C+C)+ai+k+1C =aiC+i+jC+ai+k+1C =i+jC, 所以結論對m=k+1時也成立. 由①②知,m∈N*,bm,i=i+jC,其中i=1,2,…,n.

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