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数列不等式综合题示例
数列不等式综合题,是高考数学的常见试题. 这类试题,对数列方面的考查多属基础知识和基本技能的层级,而对不等式因为,当时,所以由题设得,
当时,.
∴, ①
从而,,
即得
∴ ②
由2×②-3×①,整理得
该式对n=1也成立,从而得通项
即
(Ⅱ)的证明:
方法一
∵
∴
方法二
∵,
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∴
得
∴
猜测
(i)当n=1时,上面已证明猜测成立;
(ii)假设当时,猜测成立,即
,
则
即当n=k+1时猜测也成立.
综合(i)(ii)得对任意正整数n,猜测都成立.
所以,
体验
(1)已知数列前n项的和Sn与通项an的关系式,为求通项的解析式,通常要将条件转化为数列的递推关系式或数列的递推关系式,然后,再作进一步推演,这时要用到公式
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许多时候,容易忽略,这个式子,同时,对于另一式子中n的取值范围,也容易忽视,以致出现差错. 对此,必须警觉.
(2)根据递推关系求通项an,是常见的数列试题. 近几年的高考数学考试中,这类试题较多出现. 其中,可以是常数、等比数列、等比数列与常数之和、等比数列与等差数列之和,等等形式. 本题(Ⅰ)的四种解法,反映了解答这类问题的基本思路和常用方法,其核心思想是:转化为等比数列的问题进行解答,或借助解方程的方法求解. 能否成功,关键在于代数变换与换元是否有效. 具体的运用非常灵活,就本题(Ⅰ)的解法而言,尚有多种解答方案可供选择,远非只是上述的4种.
(3)关于不等式的证明,上述两种证法有典型意义. 证法一采用裂项的技术,将不等式化简,达到证明目的,十分精练. 用好这一技术,须具有良好的观察能力和裂项的经验. 因此,平时要注意经验的积累和一定的操作训练,当存在数列满足时,则有,从而达到将和式化简的目的. 这里的关键是数列的发现. 举个例说,可用这项技术,求等比数列前n项的求和公式:
设,则有
,
∴. 也可写成.
(4)上述(Ⅱ)的证法二,采用了由特殊到一般的思维方式,根据开始的几个特殊情形,探索规律,对一般情形作出“猜测”,进而应用数学归纳法,作出证明,完成解答. 这也是解答数学问题的一种常用方法. 该法成功与否,关键在于猜测,为了使猜测有效和正确,在考查特殊情形时,应避免机械的数字计算和瞎猜,须讲究方法. 例如,上述在考查与的变化规律 ,充分注意所要证明的不等式的特点,把观察的侧重点放在差值的估计上:把T1=1写成;把写成;把写成. 为一般规律的发现提供了方便,提高了猜测的成功率.
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例3 数列满足a1=1,且.
(Ⅰ)用数学归纳法证明:;
(Ⅱ)已知不等式对成立. 证明:. 其中无理数
e = … .