=-k(2k+1)-(4k+3)
=-(2k2+5k+3)
=-(k+1)[2(k+1)+1],
所以n=k+1时等式也成立,
根据(1)和(2)可知,等式对任何n∈N+都成立.
题型二、用数学归纳法证明整除问题
例2用数学归纳法证明:(3n+1)·7n-1能被9整除(n∈N+).
【精彩点拨】 先验证n=1时命题成立,然后再利用归纳假设证明,关键是找清f(k+1)与f(k)的关系并设法配凑.
【自主解答】 (1)当n=1时,原式=(3×1+1)×7-1=27,能被9整除,命题成立.
(2)假设当n=k(k∈N+,k≥1)时,(3k+1)·7k-1能被9整除,则当n=k+1时,
[ 3(k+1)+1]·7k+1-1
=[21(k+1)+7]·7k-1
=[(3k+1)+(18k+27)]·7k-1
=[(3k+1)·7k-1]+9(2k+3)·7k.
∵[(3k+1)·7k-1]和9(2k+3)·7k都能被9整除,
∴[ (3k+1)·7k-1]+9(2k+3)·7k能被9整除,
即[3(k+1)+1]·7k+1-1能被9整除,
即当n=k+1时命题成立.
由(1)(2)可知,对任何n∈N+,命题都成立,即(3n+1)·7n-1能被9整除(n∈N+).
规律总结:
1.证明本题时关键是用归纳假设式子(3k+1)·7k-1表示n=k+1时的式子.
2.用数学归纳法证明整除问题关键是利用增项、减项、拆项、并项、因式分解等恒等变形的方法去凑假设、凑结论,从而利用归纳假设使问题获证.一般地,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)+f2(k).
[再练一题]2.求证:n3+(n+1)3+(n+2)3能被9整除.
【证明】 (1)当n=1时,13+(1+1)3+(1+2)3=36,36能被9整除,命题成立.
(2)假设n=k(k≥1,k∈N+)时,命题成立,即k3+(k+1)3+(k+2)3能被9整除,
当n=k+1时,(k+1)3+(k+2)3+(k+3)3
=(k+1)3+(k+2)3+k3+3k2·3+3k·32+33
=[k3+(k+1)3+(k+2)3]+9(k2+3k+3),
由归纳假设知,上式中两项都能被9整除,故n=k+1时,命题也成立.
由(1)和(2)可知,对n∈N+命题成立.