(完整版)数学归纳法知识点大全(综合)
数学归纳法知识点大全(综合)
数学归纳法数学归纳法是用于证明与正整数n有关的数学命题的正确性的一种严格的推理方法.在数学竞赛中占有很重要的地位.(1)第一数学归纳法设P(n)是一个与正整数有关的命题，如果①n n0( n0 N 1.数学归纳法的基本形式)时，P(n)成立；②假设n k(k n0,k N)成立，由此推得n k 1时，P(n)也成立,那么，根据①②对一切正整数n n o时，P(n)成立.(2)第二数学归纳法设P(n)是一个与正整数有关的命题，如果①当n n0( n0 N )时，P(n)成立；②假设n k(k n0,k N)成立，由此推得n k 1时，P(n)也成立,那么，根据①②对一切正整数n n0时，P(n)成立.2.数学归纳法的其他形式(1)跳跃数学归纳法6 1 / 7①当n 1,2,3, ,l 时，P(1),P(2), P(3), ,P(I)成立，②假设n k时P(k)成立，由此推得n k I时，P(n)也成立，那么，根据①②对一切正整数n 1时，P(n)成立.(2)反向数学归纳法设P(n)是一个与正整数有关的命题，如果①P(n)对无限多个正整数n成立；②假设n k时，命题P(k)成立，则当n k 1时命题P(k 1)也成立，那么根据①②对一切正整数n 1时，P(n)成立.例如，用数学归纳法证明：；为非负实数，有辰莎/+衍:•+气”士)在证明中，由’I:真，不易证出I ■真；然而却很容易证出'■真，又容易证明不等式对无穷多个叮(只要；匚型的自然数)为真；从而证明，不等式成立.(3)螺旋式归纳法P(n), Q(n)为两个与自然数有关的命题，假如①P(nO)成立;②假设P(k) (k>nO)成立，能推出Q(k)成立，假设Q(k)成立，能推出6 2 / 7P(k+1)成立；综合(1)( 2),对于一切自然数n ( >n0), P(n),Q(n)都成立；(4)双重归纳法设J是一个含有两上独立自然数八的命题.①与-对任意自然数—成立；②若由八…’，和-1成立，能推出1 - 1■'成立；根据(1)、( 2)可断定，「亠’对一切自然数汕吃均成立.3 •应用数学归纳法的技巧(1)起点前移：有些命题对一切大于等于1的正整数正整数n都成立，但命题本身对n 0也成立，而且验证起来比验证n 1时容易，因此用验证n 0成立代替验证n 1，同理，其他起点也可以前移，只要前移的起点成立且容易验证就可以•因而为了便于起步，有意前移起点. (2)起点增多：有些命题在由n k向n k 1跨进时，需要经其他特殊情形作为基础，此时往往需要补充验证某些特殊情形，因此需要适当增多起点.(3)加大跨度：有些命题为了减少归纳中的困难，适当可以改变跨度，但注意起点也应相应增多.(4)选择合适的假设方式：归纳假设为一定要拘泥于“假设n k时命题成立”不可，需要根据题意采取第一、第二、跳跃、反向数学归纳法6 3 / 7中的某一形式，灵活选择使用.(5)变换命题：有些命题在用数学归纳证明时，需要引进一个辅助命题帮助证明，或者需要改变命题即将命题一般化或加强命题才能满足归纳的需要，才能顺利进行证明.5.归纳、猜想和证明在数学中经常通过特例或根据一部分对象得出的结论可能是正确的，也可能是错误的，这种不严格的推理方法称为不完全归纳法. 不完全归纳法得出的结论，只能是一种猜想，其正确与否，必须进一步检验或证明，经常采用数学归纳法证明.不完全归纳法是发现规律、解决问题极好的方法.从0以外的数字开始如果我们想证明的命题并不是针对全部自然数，而只是针对所有大于等于某个数字b的自然数，那么证明的步骤需要做如下修改：第一步，证明当n=b时命题成立。
数学归纳法
A、1
B、1 a
C、1 a a2
D、1 a a2 a3
2、用数学归纳法证明： 1 1 1
1
24 46 68
2n (2n 2)
n 4(n
1)
时，从k到k＋1时左边需要增添的项为__1_______
4(k 1)(k 2)
3、用数学归纳法证明： 当n N时，1 2 22 23 25n1是31 的倍数，当n＝1时，原式为 _____________
7、用数学归纳法证明：
1 1 1 1 234
1 2n 1
n(n
N
, 且n
1）时，
不等式在n＝k 1时的形式是 ____________
1
1 2
1 3
1 4
1 2k 1
1 2k
1 2k 1
1 2k1 1
共有多少项呢？ 2k 个项
例1已知数列
1 ,1 , 1 , 1×4 4×7 7×10
,
1
则当n=k+1时,
12 + 22 + … +
k2
+
(k + 1)2
13 35
(2k 1)(2k +1) (2k +1)(2k + 3)
= k2 + k +
(k + 1)2
= k(k + 1)(2k + 3)+ 2(k + 1)2
4k + 2 (2k +1)(2k + 3)
2(2k +1)(2k + 3)
k
1
3k 1 (3k 1)(3k 4)
3k 2 4k 1 (3k 1)(3k 4)
数学归纳法相关知识点总结
数学归纳法相关知识点总结数学归纳法是一种常用且重要的证明方法，广泛应用于数学和计算机科学等领域。
它是建立在自然数的基础上，通过确定基本情况成立和对于任意情况的假设进行推理，来证明任意情况成立的方法。
以下是与数学归纳法相关的知识点总结。
一、数学归纳法的基本思想1.1 证明基本情况成立：通过直接验证第一个情况是否成立来确保归纳法的开始。
1.2 假设第k个情况成立：假设前k个情况均成立，即假设第k个情况成立。
1.3 推导第k+1个情况成立：根据第k个情况的成立，推导第k+1个情况的成立。
1.4 利用数学归纳法原理：基于第一个情况成立、第k个情况成立能推导第k+1个情况成立，所以根据数学归纳法原理，可以得出所有情况均成立。
二、数学归纳法的应用场景2.1 整数证明：证明与整数相关的等式或不等式。
2.2 数列证明：证明数列的性质，如递推关系、通项公式等。
2.3 集合证明：证明集合的性质，如集合的元素个数等。
2.4 图论证明：证明与图论相关的问题，如图的染色问题、路径问题等。
三、数学归纳法常见误区及注意事项3.1 遗漏基本情况：在使用数学归纳法时，必须验证基本情况的成立，否则无法进行后续推导。
3.2 假设过强：假设第k个情况成立时，注意不要假设第k-1个情况也成立，否则可能导致推导错误。
3.3 步骤不清晰：数学归纳法需要严谨的逻辑推导，每一步的推导必须明确、清晰，不能存在模棱两可的推理。
3.4 漏掉递归关系：在推导第k+1个情况成立时，需要明确并合理利用第k个情况的假设，也即递归关系的应用。
四、数学归纳法的拓展应用4.1 强归纳法：相比于数学归纳法只假设前一个情况成立，强归纳法假设前k个情况均成立。
4.2 双重归纳法：在证明数学命题时，先对整数n归纳，再对其他相关数值归纳。
4.3 递归定义证明：对于递归定义的数列或集合，可以通过数学归纳法来证明其性质。
五、数学归纳法在计算机科学中的应用5.1 证明算法的正确性：通过数学归纳法来证明算法在各个情况下的正确性。
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数学概括法数学概括法是用于证明与正整数n 相关的数学命题的正确性的一种严格的推理方法．在数学比赛中据有很重要的地位．（1）第一数学概括法设 P( n) 是一个与正整数相关的命题，假如① n n0（ n0N 1．数学概括法的基本形式）时，P(n) 建立；②假定 n k(k n0 , k N ) 建立，由此推得n k 1时，P(n)也建立，那么，依据①②对全部正整数n n0时， P(n) 建立．（2）第二数学概括法设 P( n) 是一个与正整数相关的命题，假如①当 n n0（ n0N ）时， P(n) 建立；②假定 n k(k n, k N )建立，由此推得n k 1时， P(n) 也建立，那么，依据①②对全部正整数n n0时， P(n) 建立．2．数学概括法的其余形式（1）跳跃数学概括法①当 n 1,2,3, , l 时， P(1), P(2), P(3),, P(l ) 建立，②假定 n k 时P(k)建立，由此推得 n k l 时，P( n)也建立，那么，依据①②对全部正整数n 1 时，P(n)建立．（2）反向数学概括法设 P( n) 是一个与正整数相关的命题，假如① P( n) 对无穷多个正整数n 建立；②假定 n k 时，命题P(k)建立，则当 n k 1时命题P(k1) 也成立，那么依据①②对全部正整数n 1 时，P(n)建立．比如，用数学概括法证明：为非负实数，有在证明中，由真，不易证出真；但是却很简单证出真，又简单证明不等式对无量多个（只需型的自然数）为真；进而证明，不等式建立．（ 3）螺旋式概括法P（n）， Q（ n）为两个与自然数相关的命题，若是①P(n0)建立；②假定P(k) (k>n0) 建立，能推出Q(k) 建立，假定Q(k) 建立，能推出P(k+1) 建立；综合（ 1）（ 2） ,关于全部自然数n（>n0）， P(n),Q(n) 都建立；（ 4）两重概括法设是一个含有两上独立自然数的命题．①与对随意自然数建立；②若由和建立，能推出建立；依据（ 1）、（ 2）可判定，对全部自然数均建立．3．应用数学概括法的技巧（1）起点前移：有些命题对全部大于等于1 的正整数正整数n都建立，但命题自己对 n 0 也建立，并且考证起来比考证 n 1时简单，所以用考证 n 0建立取代考证 n 1，同理，其余起点也能够前移，只需前移的起点建立且简单考证就能够．因此为了便于起步，存心前移起点．（2）起点增加：有些命题在由 n k 向 n k 1跨进时，需要经其余特别情况作为基础，此时常常需要增补考证某些特别情况，所以需要适合增加起点．（3）加大跨度：有些命题为了减少概括中的困难，适合能够改变跨度，但注意起点也应相应增加．（4）选择适合的假定方式：概括假定为必定要拘泥于“假定 n k 时命题建立”不行，需要依据题意采纳第一、第二、跳跃、反向数学概括法中的某一形式，灵巧选择使用．（5）变换命题：有些命题在用数学概括证明时，需要引进一个协助命题帮助证明，或许需要改变命题马上命题一般化或增强命题才能知足概括的需要，才能顺利进行证明．5．概括、猜想和证明在数学中常常经过特例或依据一部分对象得出的结论可能是正确的，也可能是错误的，这类不严格的推理方法称为不完整概括法．不完整概括法得出的结论，只好是一种猜想，其正确与否，一定进一步查验或证明，常常采纳数学概括法证明．不完整概括法是发现规律、解决问题极好的方法．从 0 之外的数字开始假如我们想证明的命题其实不是针对所有自然数，而不过针对所有大于等于某个数字 b 的自然数，那么证明的步骤需要做以下改正：第一步，证明当 n=b 时命题建立。
数学归纳法(各种全)
解：设椭圆221mx ny +=，则4191m n m n +=⎧⎨+=⎩，解得335835m n ⎧=⎪⎪⎨⎪=⎪⎩，所以椭圆方程为223813535x y +=.六、数学归纳法（一）数学归纳法应用关于正整数的命题的证明可以用数学归纳法.本部分的数学归纳法指的是第一数学归纳法.第一数学归纳法的思维方法是：命题在1n =成立的条件下，如果n k =时命题成立能够推出1n k =+时命题也成立，我们就可以下结论，对于任意正整数命题都成立.1.证明等式典型例题：证明222112(1)(21)6n n n n ++⋅⋅⋅+=++，其中n N *∈.证明：（1）当1n =时，左边211==，右边11(11)(21)16=⨯⨯++=，等式成立.(2)假设n k =时等式成立，即222112(1)(21)6k k k k ++⋅⋅⋅+=++.则当1n k =+时，左边22222112(1)(1)(21)(1)6k k k k k k =++⋅⋅⋅+++=++++1(1)(2)(23)6k k k =+++1(1)[(1)1][2(1)1]6k k k =+++++=右边，即1n k =+时等式成立.根据（1）（2）可知，等式对于任意n N *∈都成立.2.证明不等式典型例题 1.证明1111223n n+++⋅⋅⋅+<，其中n N *∈.证明：（1）当1n =时，左边1=，右边2=，不等式成立.（2）假设n k =时不等式成立，即1111223k k+++⋅⋅⋅+<，则当1n k =+时，左边11111122311k k k k =+++⋅⋅⋅++<+++，右边21k =+.要证左边<右边，536只需证12211k k k +<++，而此式2112(1)k k k ⇔++<+2121k k k ⇔+<+24(1)(21)01k k k ⇔+<+⇔<，显然01<成立，故1n k =+时不等式也成立.综上所述，不等式对任意n N *∈都成立.典型例题2.已知,0a b >，a b ≠，n N ∈，2n ≥，证明()22n nn a b a b ++<.证明：（1）当2n =时，2222222222()2442a b a ab b a b a b +++++=<=，不等式成立.（2）假设n k =时不等式成立，即()22k kk a b a b ++<，则当1n k =+时，左边1()2k a b ++11224k k k k k k a b a b a b a b ab +++++++<⋅=，因为11()()k k k ka b a b ab +++-+()()k k a b a b =--0>，所以11k k k k a b ab a b +++<+，则111142k k k k k k a b a b ab a b ++++++++<，即111()22k k k a b a b +++++<，故1n k =+时不等式也成立.由（1）（2）可知，不等式对任意n N ∈，2n ≥都成立.3.证明整除性问题典型例题：证明22nn ab -能被a b +整除，其中n N *∈.证明：（1）当1n =时，显然22a b -能被a b +整除.（2）假设n k =时命题成立，即22k k a b -能被a b +整除，则当1n k =+时，2(1)2(1)2(1)2(1)2222k k k k k k a b a b a b a b ++++-=-+-222222()()k k k a a b b a b =-+-，因为22a b -与22k k a b -都能被a b +整除，所以222222()()k kk a a b b a b -+-能被a b +整除，即1n k =+时命题也成立.综上所述，原命题成立.4.证明几何问题典型例题：求证平面内n 条直线的交点最多有1(1)2n n -个.证明：平面内n 条直线的交点最多，只需任意三条直线不过同一点，任意两条直线不平行，下面在此条件下证明.（1）当2n =时，显然两条直线只有1个交点，而1(1)12n n -=，命题成立.537（2）假设n k =时命题成立，即平面内k 条直线的交点有1(1)2k k -个，则当1n k =+即平面上有1k +条直线时，因为任意三条直线不过同一点，任意两条直线不平行，所以第1k +条直线与原来的k 条直线共有k 个交点.这时交点的总个数为1(1)2k k k-+1(1)[(1)1)]2k k =++-，即1n k =+时命题也成立.综上所述，原命题成立.（二）其他数学归纳法除了第一数学归纳法以外，还有一些特别的数学归纳法.1.第二数学归纳法典型例题:设n N *∈，且12cos x x α+=，证明：12cos n n x n x α+=.证明：（1）当1n =时，12cos x xα+=，命题成立.当2n =时，21()x x +2212x x =++24cos α=，得2212cos 2x xα+=，命题成立.(2)假设n k ≤(2)k ≥时命题成立，则当1n k =+时，有111k k x x +++11111()()()k k k k x x x x x x--=++-+2cos 2cos 2cos(1)k k ααα=⋅--2[cos(1)cos(1)]2cos(1)k k k ααα=++---2cos(1)k α=+，故1n k =+时不等式也成立.由（1）（2）可知，命题成立.2.反向数学归纳法典型例题:函数:f N N **→满足（1）(2)2f =，（2）对任意正整数m 、n ，()()()f mn f m f n =，（3）当m n >时，()()f m f n >；证明：()f n n =.证明：令2m =、1n =，则(2)(2)(1)f f f =，故(1)1f =.令2m =、2n =，则22(2)(2)(2)2f f f ==；令22m =、2n =，则323(2)(2)(2)2f f f ==；由第一数学归纳法易证(2)2mmf =.下面用反向数学归纳法证()f n n =.（1）由上面推证知，存在无数个形如2m的数使()f n n =成立.（2）假设1n k =+时成立，即(1)1f k k +=+.因为存在t N *∈满足1212t t k +<+≤，则122t t k +≤<.设2t k s =+，s N *∈，则1112(2)(21)(22)(2)(21)(2)2t t t t t t t t f f f f s f f +++=<+<+<⋅⋅⋅<+<⋅⋅⋅<-<=.所以1(21),(22),,(2),,(21)t t t t f f f s f +++⋅⋅⋅+⋅⋅⋅-是区间1(2,2)t t +内的21t -个不同的自然数，538而区间1(2,2)t t +内恰好有21t -个不同的自然数121,22,,2,,21t t t t s +++⋅⋅⋅+⋅⋅⋅-，于是11(21)21,(22)22,,(21)21t t t t t t f f f +++=++=+⋅⋅⋅-=-，即()f k k =.由反向数学归纳法知，对任意n N *∈都有()f n n =.3.跷跷板数学归纳法典型例题:n S 是数列{}n a 的前n 项和，设223n a n =，213(1)1n a n n -=-+，n N *∈，求证：2211(431)2n S n n n -=-+及221(431)2n S n n n =++.证明：设()P n ：2211(431)2n S n n n -=-+；()Q n ：221(431)2n S n n n =++.（1）当1n =时，111S a ==，则(1)P 成立.（2）假设n k =时，则()P k 成立，即2211(431)2k S k k k -=-+，则2212k k k S S a -=+=221(431)32k k k k -++21(431)2k k k =++，即()Q k 成立.当()Q k 成立时，21k S +=221k k S a ++21(431)3(1)12k k k k k =+++++21(1)[4(1)3(1)1]2k k k =++-++，即(1)P k +成立.由跷跷板数学归纳法可知，原命题成立.4.二重数学归纳法典型例题:设(,)f m n 满足(,)(,1)(1,)f m n f m n f m n ≤-+-，其中,m n N *∈，1mn >，且(,1)(1,)1f m f n ==，证明：12(,)m m n f m n C -+-≤.证明：设命题(,)P m n 表示(,)f m n .（1）112(,1)1m m f m C -+-==，012(1,)1n f n C +-==，即(,1)P m 、(1,)P n 成立.（2）假设(1,)P m n +、(,1)P m n +成立，即1(1,)m m n f m n C +-+≤，11(,1)m m n f m n C -+-+≤.则(1,1)(1,)(,1)f m n f m n f m n ++≤+++11111(1)(1)2m m m m m n m n m n m n C C C C -+++-+-++++-≤+==，即(1,1)P m n ++也成立.由二重数学归纳法知，原不等式成立.539。
数学归纳法总结
数学归纳法总结数学归纳法是数学中一种常用的证明方法，通过对基础情况的证明和对后续情况的假设进行归纳推理，从而证明一般情况成立。
本文将从介绍数学归纳法的定义和原理出发，阐述数学归纳法的使用步骤和注意事项，最后总结其在数学领域的应用。
1. 数学归纳法的定义和原理数学归纳法是一种证明方法，其基本思想是通过两个步骤来证明某个命题的成立。
首先，证明命题在某个基础情况下成立，通常这个基础情况是一个整数。
其次，假设命题在某个情况下成立，然后通过数学推理证明命题在下一个情况下也成立。
2. 数学归纳法的使用步骤（1）第一步，证明基础情况。
首先，我们需要证明命题在基础情况下成立。
通常情况下，基础情况是一个整数，我们可以进行直接计算或推理，证明命题在该整数下成立。
（2）第二步，假设归纳假设。
假设在某个情况下，命题成立。
这个假设是数学归纳法步骤中最为关键的一步，通过该假设，我们可以推导出命题在下一个情况下的成立。
（3）第三步，证明归纳步骤。
通过使用数学推理，证明命题在下一个情况下成立。
这一步骤通常是利用归纳假设和基本推理规则进行推导。
3. 数学归纳法的注意事项（1）确保基础情况成立。
在进行数学归纳法证明时，必须确保命题在基础情况下成立，否则归纳法无法进行。
（2）确保归纳步骤正确。
在归纳步骤中，必须正确使用归纳假设和基本推理规则进行推导，以保证命题在后续情况下的成立。
（3）注意命题的递推关系。
数学归纳法证明的前提是命题在某情况下成立，则在下一个情况下也成立。
因此，需要确保命题的递推关系正确，以保证证明的有效性。
4. 数学归纳法在数学领域的应用数学归纳法在数学领域被广泛应用，特别是在证明整数的性质和定理时。
例如，证明任意正整数的和公式、整数的奇偶性、斐波那契数列等都可以通过数学归纳法进行证明。
此外，在计算机科学、概率论等领域中，数学归纳法也具有重要的应用价值。
5. 总结数学归纳法是一种常用的证明方法，通过对基础情况的证明和对后续情况的假设进行归纳推理，能够有效证明数学命题的成立。
高考数学归纳法知识点精华总结
数学归纳法(1)数学归纳法的基本形式设P (n )是关于自然数n 的命题，若 1°P (n 0)成立(奠基)2°假设P (k )成立(k ≥n 0)，可以推出P (k +1)成立(归纳)，则P (n )对一切大于等于n 0的自然数n 都成立 典型题例示范讲解例3是否存在a 、b 、c 使得等式1·22+2·32+…+n (n +1)2=12)1(+n n (an 2+bn +c ) 解 假设存在a 、b 、c 使题设的等式成立，这时令n =1,2,3,有⎪⎩⎪⎨⎧===∴⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧++=++=++=10113 3970)24(2122)(614c b a cb ac b a c b a于是，对n =1,2,3下面等式成立1·22+2·32+…+n (n +1)2=)10113(12)1(2+++n n n n 记S n =1·22+2·32+…+n (n +1)2设n =k 时上式成立，即S k =12)1(+k k (3k 2+11k +10)那么S k +1=S k +(k +1)(k +2)2=2)1(+k k (k +2)(3k +5)+(k +1)(k +2)2=12)2)(1(++k k (3k 2+5k +12k +24)=12)2)(1(++k k ［3(k +1)2+11(k +1)+10］也就是说，等式对n =k +1也成立综上所述，当a =3,b =11,c =10时，题设对一切自然数n 均成立学生巩固练习1 已知f (n )=(2n +7)·3n +9,存在自然数m ,使得对任意n ∈N ,都能使m 整除f (n )，则最大的m 的值为( )A 30B 26C 36D 62 用数学归纳法证明412+n +3n +2能被13整除，其中n ∈N *3 已知数列{b n }是等差数列，b 1=1,b 1+b 2+…+b 10=145 (1)求数列{b n }的通项公式b n ; (2)设数列{a n }的通项a n =log a (1+nb 1)(其中a ＞0且a ≠1)记S n 是数列{a n }的前n 项和，试比较S n 与31log a b n +1的大小，并证明你的结论 4 设实数q 满足|q |＜1,数列{a n }满足 a 1=2,a 2≠0,a n ·a n +1=－q n ,求a n 表达式，又如果lim ∞→n S 2n ＜3,求q 的取值范围参考答案1 解析 ∵f (1)=36,f (2)=108=3×36,f (3)=360=10×36 ∴f (1),f (2),f (3)能被36整除，猜想f (n )能被36整除 证明 n =1,2时，由上得证，设n =k (k ≥2)时， f (k )=(2k +7)·3k +9能被36整除，则n =k +1时， f (k +1)－f (k )=(2k +9)·3k +1(2k +7)·3k =(6k +27)·3k －(2k +7)·3k=(4k +20)·3k =36(k +5)·3k －2(k ≥2) ⇒f (k +1)能被36整除∵f (1)不能被大于36的数整除，∴所求最大的m 值等于36 答案 C2 证明 (1)当n =1时，42×1+1+31+2=91能被13整除(2)假设当n =k 时，42k +1+3k +2能被13整除，则当n =k +1时， 42(k +1)+1+3k +3=42k +1·42+3k +2·3－42k +1·3+42k +1·3 =42k +1·13+3·(42k +1+3k +2)∵42k +1·13能被13整除，42k +1+3k +2能被13整除 ∴当n =k +1时也成立由①②知，当n ∈N *时，42n +1+3n +2能被13整除 3 (1)解 设数列{b n }的公差为d ,由题意得⎩⎨⎧==⇒⎪⎩⎪⎨⎧=-+=311452)110(10101111d b d b b ,∴b n =3n －2 (2)证明 由b n =3n －2知S n =log a (1+1)+log a (1+41)+…+log a (1+231-n ) =log a ［(1+1)(1+41)…(1+ 231-n )］而31log a b n +1=log a 313+n ,于是，比较S n 与31log a b n+1⇔比较(1+1)(1+41)…(1+231-n )与313+n 的大小 取n =1，有(1+1)=33311348+⋅=> 取n =2，有(1+1)(1+33312378)41+⨯=>>推测 (1+1)(1+41)…(1+231-n )＞313+n (*) ①当n =1时，已验证(*)式成立②假设n =k (k ≥1)时(*)式成立，即(1+1)(1+41)…(1+231-k )＞313+k则当n =k +1时，)1311(13)2)1(311)(2311()411)(11(3+++>-++-+++k k k k3131323+++=k k k333222333331)1(343)23(13130)13(49)13()13)(43()23()43()131323(++=+>+++∴>++=+++-+=+-+++k k k k k k k k k k k k k k k 31)1(3)1311)(2311()411)(11(++>-+-+++k k k 从而,即当n =k +1时，(*)式成立由①②知，(*)式对任意正整数n 都成立于是，当a ＞1时，S n ＞31log a b n +1,当 0＜a ＜1时，S n ＜31log a b n+14 解 ∵a 1·a 2=－q ,a 1=2,a 2≠0,∴q ≠0,a 2=－29,∵a n ·a n +1=－q n ,a n +1·a n +2=－q n+1两式相除，得qa a n n 12=+,即a n +2=q ·a n 于是，a 1=2,a 3=2·q ,a 5=2·q n …猜想 a 2n +1=－21q n(n =1,2,3,…)综合①②，猜想通项公式为a n =⎪⎩⎪⎨⎧∈=-∈-=⋅-)(2 21)(12 21N N k k n q k k n q k k 时时下证 (1)当n =1,2时猜想成立(2)设n =2k －1时，a 2k －1=2·q k －1则n =2k +1时，由于a 2k +1=q ·a 2k －1∴a 2k +1=2·q k 即n =2k －1成立 可推知n =2k +1也成立 设n =2k 时，a 2k =－21q k,则n =2k +2时，由于a 2k +2=q ·a 2k ,所以a 2k +2=－21q k+1,这说明n =2k 成立，可推知n =2k +2也成立 综上所述，对一切自然数n ,猜想都成立这样所求通项公式为a n =⎪⎩⎪⎨⎧∈=-∈-=⋅-)(2 21)(12 21N N k k n q k k n q k k 时当时当S 2n =(a 1+a 3…+a 2n －1)+(a 2+a 4+…+a 2n ) =2(1+q +q 2+…+q n -1)－21(q +q 2+…+q n ) )24)(11()1()1(211)1(2q q q q q q q q n n n ---=--⋅---=由于|q |＜1,∴n n nn S q 2lim ,0lim ∞→∞→=故=)24)(11(qq q n --- 依题意知)1(24q q--＜3,并注意1－q ＞0,|q |＜1解得－1＜q ＜0或0＜q ＜52Ⅱ、示范性题组：例1. 已知数列223·11·8，…，22)12(·)12(·8+-n n n ，…。
数学归纳法相关知识总结
数学归纳法相关知识总结数学归纳法是数学中一种常用的证明方法，用于证明某种性质对于所有自然数成立。
它是数学推理和证明的重要基础，具有广泛的应用。
在这篇文章中，我们将对数学归纳法的基本概念、步骤以及一些常见的应用进行总结和讨论。
一、数学归纳法的基本概念数学归纳法基于自然数的递增性质，通过证明某个性质在第一个自然数上成立，并证明该性质在一个自然数成立时也在下一个自然数上成立，从而得出该性质对于所有自然数成立的结论。
二、数学归纳法的步骤数学归纳法一般分为三个步骤：基础步骤、归纳步骤和归纳假设。
1. 基础步骤：首先证明当n等于某个确定的值时，所要证明的性质成立。
这个确定的值通常是第一个自然数1或者0。
2. 归纳步骤：假设当n等于k时，所要证明的性质成立。
然后证明当n等于k+1时，所要证明的性质也成立。
在归纳步骤中，对于任意一个自然数k，只需要证明性质在k+1上成立即可。
3. 归纳假设：在归纳步骤中，我们假设当n等于k时，所要证明的性质成立。
这个假设是数学归纳法的关键，通过它我们可以得出当n等于k+1时，所要证明的性质成立的结论。
三、数学归纳法的应用1. 数列的性质证明：数学归纳法常用于证明数列的性质。
例如，我们可以通过数学归纳法证明斐波那契数列的递推公式。
假设当n=k时，斐波那契数列的递推公式成立，即F(k) = F(k-1) + F(k-2)。
然后证明当n=k+1时，递推公式也成立，即F(k+1) = F(k) + F(k-1)。
通过数学归纳法，我们可以证明递推公式对所有自然数成立。
2. 数学恒等式的证明：数学归纳法也可以应用于证明一些数学恒等式。
例如，我们可以通过数学归纳法证明1+2+3+...+n = n(n+1)/2。
首先，在n=1时，等式左边为1，右边为1(1+1)/2，两边相等成立。
然后，假设当n=k时，等式成立，即1+2+3+...+k = k(k+1)/2。
接着证明当n=k+1时，等式也成立，即1+2+3+...+k+(k+1) = (k+1)(k+1+1)/2。
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数学归纳法
数学归纳法是用于证明与正整数n 有关的数学命题的正确性的一种严格的推理方法．在数学竞赛中占有很重要的地位．
（1）第一数学归纳法
设)(n P 是一个与正整数有关的命题，如果
① 0n n =（N n ∈01．数学归纳法的基本形式）时，)(n P 成立； ②假设),(0N k n k k n ∈≥=成立，由此推得1+=k n 时，)(n P 也成立，那么，根据①②对一切正整数0n n ≥时，)(n P 成立．
（2）第二数学归纳法
设)(n P 是一个与正整数有关的命题，如果
①当0n n =（N n ∈0）时，)(n P 成立；
②假设),(0N k n k k n ∈≥≤成立，由此推得1+=k n 时，)(n P 也成立，那么，根据①②对一切正整数0n n ≥时，)(n P 成立．
2．数学归纳法的其他形式
（1）跳跃数学归纳法
①当l n ,,3,2,1 =时，)(,),3(),2(),1(l P P P P 成立，
②假设k n =时)(k P 成立，由此推得l k n +=时，)(n P 也成立，那么，根据①②对一切正整数1≥n 时，)(n P 成立．
（2）反向数学归纳法
设)(n P 是一个与正整数有关的命题，如果
① )(n P 对无限多个正整数n 成立；
②假设k n =时，命题)(k P 成立，则当1-=k n 时命题)1(-k P 也成立，那么根据①②对一切正整数1≥n 时，)(n P 成立． 例如，用数学归纳法证明： 为非负实数，有
在证明中，由
真，不易证出 真；然而却很容易证出 真，又容易证明不等式对无穷多个 （只要
型的自然数）为真；从而证明
，不等式成立． （3）螺旋式归纳法 P （n ），Q （n ）为两个与自然数 有关的命题，假如
①P(n0)成立；
②假设 P(k) (k>n0)成立，能推出Q(k)成立，假设 Q(k)成立，能推出 P(k+1)成立； 综合（1）（2）,对于一切自然数n （>n0），P(n),Q(n)都成立；
（4）双重归纳法
设
是一个含有两上独立自然数 的命题． ①
与 对任意自然数 成立； ②若由 和 成立，能推出 成立；
根据（1）、（2）可断定，
对一切自然数 均成立． 3．应用数学归纳法的技巧
（1）起点前移：有些命题对一切大于等于1的正整数正整数n 都成立，但命题本身对0=n 也成立，而且验证起来比验证1=n 时容易，
因此用验证0=n 成立代替验证1=n ，同理，其他起点也可以前移，只要前移的起点成立且容易验证就可以．因而为了便于起步，有意前移起点．
（2）起点增多：有些命题在由k n =向1+=k n 跨进时，需要经其他特殊情形作为基础，此时往往需要补充验证某些特殊情形，因此需要适当增多起点．
（3）加大跨度：有些命题为了减少归纳中的困难，适当可以改变跨度，但注意起点也应相应增多．
（4）选择合适的假设方式：归纳假设为一定要拘泥于“假设k n =时命题成立”不可，需要根据题意采取第一、第二、跳跃、反向数学归纳法中的某一形式，灵活选择使用．
（5）变换命题：有些命题在用数学归纳证明时，需要引进一个辅助命题帮助证明，或者需要改变命题即将命题一般化或加强命题才能满足归纳的需要，才能顺利进行证明．
5．归纳、猜想和证明
在数学中经常通过特例或根据一部分对象得出的结论可能是正确的，也可能是错误的，这种不严格的推理方法称为不完全归纳法．不完全归纳法得出的结论，只能是一种猜想，其正确与否，必须进一步检验或证明，经常采用数学归纳法证明．不完全归纳法是发现规律、解决问题极好的方法． 从0以外的数字开始
如果我们想证明的命题并不是针对全部自然数，而只是针对所有大于等于某个数字b 的自然数，那么证明的步骤需要做如下修改：
第一步，证明当n=b时命题成立。
第二步，证明如果n=m(m ≥b)成立，那么可以推导出n=m+1也成立。
用这个方法可以证明诸如“当n≥3时，n2>2n”这一类命题。
只针对偶数或只针对奇数
如果我们想证明的命题并不是针对全部自然数，而只是针对所有奇数或偶数，那么证明的步骤需要做如下修改：
奇数方面：
第一步，证明当n=1时命题成立。
第二步，证明如果n=m 成立，那么可以推导出n=m+2也成立。
偶数方面：
第一步，证明当n=0或2时命题成立。
第二步，证明如果
n=m成立，那么可以推导出n=m+2也成立。
递降归纳法
数学归纳法并不是只能应用于形如“对任意的n”这样的命题。
对于形如“对任意的n=0,1,2,...,m”这样的命题，如果对一般的n 比较复杂，而n=m比较容易验证，并且我们可以实现从k到k-1的递推，k=1,...,m的话，我们就能应用归纳法得到对于任意的
n=0,1,2,...,m，原命题均成立。
（二）第二数学归纳法：
对于某个与自然数有关的命题P(n），
（1）验证n=n0时P(n）成立；
（2）假设n0≤n<=k时P(n）成立，并在此基础上，推出P(k+1）成立。
综合（1）（2），对一切自然数n（≥n0），命题P(n）都成立。
（三）倒推归纳法（反向归纳法）：
（1）验证对于无穷多个自然数n命题P(n）成立（无穷多个自然数可以是一个无穷数列中的数，如对于算术几何不等式的证明，可以是2^k，k≥1）；
（2）假设P(k+1）（k≥n0）成立，并在此基础上，推出P(k）成立，综合（1）（2），对一切自然数n（≥n0），命题P(n）都成立；
（四）螺旋式归纳法
对两个与自然数有关的命题P(n），Q(n），
（1）验证n=n0时P(n）成立；
（2）假设P(k）（k>n0）成立，能推出Q(k）成立，假设Q(k）成立，能推出P(k+1）成立；
综合（1）（2），对一切自然数n（≥n0），P(n），Q(n）都成立。