2018-2019学年人教A版选修4-5 第四讲二用数学归纳法证明不等式 学案
2018-2019学年人教A版选修4-5 第四讲二用数学归纳法证明不等式 学案第2页

  

  1.观察、归纳、猜想、证明的方法

  剖析:这种方法解决的问题主要是归纳型问题或探索型问题,命题的成立不成立都预先需要归纳与探索,而归纳与探索多数情况下是从特例、特殊情况入手,得到一个结论,但这个结论不一定正确,因为这是靠不完全归纳法得出的,因此,需要给出一定的逻辑证明,所以,通过观察、分析、归纳、猜想,探索一般规律,其关键在于正确的归纳猜想,如果归纳不出正确的结论,那么数学归纳法的证明也就无法进行了.

  在观察与归纳时,n的取值不能太少,否则将得出错误的结论.教材例1中若只观察前3项:a1=1,b1=2a1<b1;a2=4,b2=4a2=b2;a3=9,b3=8a3>b3,从而归纳出n2>2n(n∈N+,n≥3)是错误的,前n项的关系可能只是特殊情况,不具有一般性,因而,要从多个特殊事例上探索一般结论.

  2.从"n=k"到"n=k+1"的方法与技巧

  剖析:在用数学归纳法证明不等式问题中,从"n=k"到"n=k+1"的过渡,利用归纳假设是比较困难的一步,它不像用数学归纳法证明恒等式问题一样,只需拼凑出所需要的结构来,而证明不等式的第二步中,从"n=k"到"n=k+1",只用拼凑的方法,有时也行不通,因为对不等式来说,它还涉及"放缩"的问题,它可能需要通过"放大"或"缩小"的过程,才能利用上归纳假设,因此,我们可以利用"比较法""综合法""分析法"等来分析从"n=k"到"n=k+1"的变化,从中找到"放缩尺度",准确地拼凑出所需要的结构.

  

  题型一 用数学归纳法证明有关函数中的不等关系

  【例1】 已知f(x)=.对于n∈N+,试比较f()与的大小并说明理由.

  分析:先通过n取比较小的值进行归纳猜想,确定证明方向,再用数学归纳法证明.

  反思:利用数学归纳法比较大小,关键是先用不完全归纳法归纳出两个量的大小关系,猜测出证明的方向.再用数学归纳法证明结论成立.

  题型二 数学归纳法在解决有关数列问题中的应用

  【例2】 已知数列{an}满足:a1=,且an=(n≥2,n∈N+).

  (1)求数列{an}的通项公式;

  (2)求证:对一切正整数n,不等式a1a2...an<2n!恒成立.

  分析:(1)由题设条件知,可用构造新数列的方法求得an;(2)可以等价变形,视为证明新的不等式.

  反思:本题提供了用数学归纳法证明相关问题的一种证明思路,即要证明的不等式不一定非要用数学归纳法去直接证明,我们通过分析法、综合法等方法的分析,可以找到一些证明的关键,"要证明......","只需证明......",转化为证明其他某一个条件,进而说明要证明的不等式是成立的.

  题型三 用数学归纳法证明不等式

  【例3】 设Pn=(1+x)n,Qn=1+nx+x2,n∈N+,x∈(-1,+∞),试比较Pn与Qn的大小,并加以证明.

分析:这类问题,一般都是将Pn,Qn转化到具体的Pn,Qn开始观察,以寻求规律,