则当n=k+1时ak+1=(已知)
=(代入假设)
=(变形)
=(目标)
即当n=k+1时,结论也成立.
由(1)(2)可得,对任意的正整数n都有an=成立.
思考3 你能否总结出上述证明方法的一般模式?
答 一般地,证明一个与正整数n有关的命题P(n),可按下列步骤进行:
(1)(归纳奠基)证明当n取第一个值n0(n0∈N*)时命题成立;
(2)(归纳递推)假设当n=k(k≥n0,k∈N*)时命题成立,证明当n=k+1时命题也成立.
只要完成这两个步骤,就可以断定命题对从n0开始的所有正整数n都成立.
上述证明方法叫做数学归纳法.
思考4 用数学归纳法证明1+3+5+...+(2n-1)=n2,如采用下面的证法,对吗?若不对请改正.
证明:(1)n=1时,左边=1,右边=12=1,等式成立.
(2)假设n=k时等式成立,即1+3+5+...+(2k-1)=k2,
则当n=k+1时,1+3+5+...+(2k+1)==(k+1)2等式也成立.
由(1)和(2)可知对任何n∈N*等式都成立.
答 证明方法不是数学归纳法,因为第二步证明时,未用到归纳假设.从形式上看这种证法,用的是数学归纳法,实质上不是,因为证明n=k+1正确时,未用到归纳假设,而用的是等差数列求和公式.
探究点二 用数学归纳法证明等式
例1 用数学归纳法证明
12+22+...+n2=(n∈N*).
证明 (1)当n=1时,左边=12=1,