2017-2018学年人教A版选修4-5 数学归纳法 学案
2017-2018学年人教A版选修4-5        数学归纳法    学案第2页

  证明结论.

  2.应用数学归纳法证明问题的条件和n0值的确定

  剖析:数学归纳法一般用 证明某些涉及正整数n的命题,n可取无限多值,但不能简单地说所有涉及正整数n的命题都可以用数学归纳法证明,例如用数学归纳法证明(1+)n(n∈N+)的单调性就难以实现,一般说 ,从k=n到k=n+1时,如果问题中存在可利用的递推关系,则使用数学归纳法较容易,否则使用数学归纳法就有困难.

  在运用数学归纳法时,要注意起点n并非一定取1,也可能取0,2等,要看清题目,比如证明凸n边形的内角和f(n)=(n-2)×180°,这里面的n应不小于3,即n≥3,第一个值n0=3.

  归纳假设的使用是数学归纳法证明的关键,这也是能否由"n=k"递推到"n=k+1"的关键,在证明过程中,需根据命题的变化或者在步骤的变化中,从数学式子的结构特点上,利用拼凑的方法,凑假设,凑结论,从而使"递推关系"得以顺利进行,命题得以证明.

  

  题型一 用数学归纳法证明整除问题

  【例1】 用数学归纳法证明(3n+1)·7n-1能被9整除(n∈N+).

  分析:证明一个与n有关的式子f(n)能被一个数a(或一个代数式g(n))整除,主要是找到f(k+1)与f(k)的关系,设法找到式子f1(k),f2(k),使得f(k+1)=f(k)·f1(k)+a·f2(k),就可证得命题成立.

  反思:利用数学归纳法证明整除时,关键是整理出除数因式与商数因式积的形式.这往往要涉及"添项"与"减项""因式分解"等变形技巧,凑出n=k时的情形,从而利用归纳假设使问题得证.

  题型二 用数学归纳法证明恒等式

  【例2】 已知{an}是由非负整数组成的数列,满足a1=0,a2=3,an+1an=(an-1+2)(an-2+2),n=3,4,5,....

  (1)求a3;

  (2)证明:an=an-2+2,n=3,4,5,....

  分析:用数学归纳法证明一个与正整数有关的命题关键是第二步,要注意当n=k+1时,等式两边的式子与n=k时等式两边的式子的联系,增加了哪些项,减少了哪些项,问题就会顺利解决.

  反思:利用数学归纳法证明代数恒等式时要注意两点:一是要准确表述n=n0时命题的形式,二是要准确把握由n=k到n=k+1时,命题结构的变化特点.并且一定要记住:在证明n=k+1成立时,必须使用归纳假设.

  题型三 用数学归纳法解决几何中的有关问题

  【例3】 平面内有n个圆,任意两个圆都相交于两点,任意三个圆不相交于同一点,求证:这n个圆将平面分成f(n)=n2-n+2个部分(n∈N+).

  分析:因为f(n)为n个圆把平面分割成的区域数,那么再有一个圆和这n个圆相交,就有2n个交点,这些交点将增加的这个圆分成2n段弧,且每一段弧又将原 的平面区域一分为二,因此,增加一个圆后,平面分成的区域数增加2n个,即f(n+1)=f(n)+2n.

  有了上述关系,数学归纳法的第二步证明就很容易解决.

反思:对于几何问题的证明,可以从有限情形中归纳出一个变化的过程,或者说体会出是怎样变化的,然后再去证明,也可以用"递推"的办法,比如本题,n=k+1时的结果已经知道:f(k+1)=(k+1)2-(k+1)+2,用f(k+1)-f(k)就可得到增加的部分,然后从