第一篇:例說(shuō)一類(lèi)與數(shù)列求和有關(guān)的不等式的證明方略
例說(shuō)一類(lèi)與數(shù)列求和有關(guān)的不等式的證明方略.李新偉
廣東省南雄市第一中學(xué) 512400 摘 要:與數(shù)列求和有關(guān)的不等式在近年高考題中頻繁出現(xiàn),但卻是考生感到困難的一類(lèi)題目。這類(lèi)題雖然無(wú)固定的模式和方法,但還是可以總結(jié)出若干解題方向和策略。主要有先求和后放縮、先放縮后求和策略。
關(guān)鍵詞:數(shù)列;求和;不等式
1.考題頻現(xiàn)考能力,細(xì)細(xì)品味有規(guī)循
近幾年,形如“?ai?M(或?ai?f(n)),?ai?M(或?ai?f(n)),其
i?1i?1i?1i?1nnnn中M為常數(shù)”的與數(shù)列求和有關(guān)的不等式頻頻出現(xiàn)在各地高考或高考模擬試題中,而且常常是壓軸題、創(chuàng)新題,如2004年全國(guó)卷三22(Ⅲ)、2005年遼寧19(2)、2006年全國(guó)Ⅰ理22(2)、2007年浙江理21(3)等等。由于這類(lèi)題涉及多知識(shí)、多方法的交匯,條件與結(jié)論間的跨度大,解這類(lèi)題常常要用到放縮法,而對(duì)解題方向的判斷和放縮程度的把握要求高,能充分檢測(cè)學(xué)生觀(guān)察、分析、聯(lián)想、靈活和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析解決問(wèn)題能力,因此受到命題者青睞。學(xué)生面對(duì)這類(lèi)試題往往感到難度大,無(wú)從入手,甚至有如墜云里霧里之感。
不過(guò),雖然這類(lèi)問(wèn)題確有較大難度,但細(xì)心分析還是有規(guī)律可循。從解題方向上看主要有:(1)先求和再放縮 ;(2)先放縮再求和;(3)利用數(shù)學(xué)歸納法證明;(4)構(gòu)造函數(shù)證明等。從解題策略上看,主要應(yīng)重視對(duì)不等式結(jié)構(gòu)特征和通項(xiàng)特征進(jìn)行細(xì)微分析,初步明確證題方向??上惹蠛驮俜趴s的題目,一般較簡(jiǎn)單;而需要先放縮再求和的題目一般難度較大,這類(lèi)題往往要從待證的不等式出發(fā),逆向探路,放縮轉(zhuǎn)化,先變?yōu)榈炔顢?shù)列求和、等比數(shù)列求和、裂項(xiàng)求和或錯(cuò)位相減法求和等我們熟悉的數(shù)列求和問(wèn)題,最終通過(guò)適當(dāng)?shù)淖冃位蚍趴s獲證。2.執(zhí)果溯因探路徑,放縮求和巧證明 2.1先求和,再放縮證明
例1(2005年高考湖南(文)16)已知數(shù)列{log2(an?1)}(n?N?)為等差數(shù)列,且a1?3,a3?9,(1)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式;(2)證明
?????1。
a2?a1a3?a2an?1?an解:(1)過(guò)程略,an?2n?1(n?N?)。
(2)證明:∵對(duì)任意n?N?,恒有
111,?n?1?nnan?1?an2?22∴1111111??????2?3???n
a2?a1a3?a2an?1?an222211[1?()n]12 ?2?1?()n?1。
121?2評(píng)析:對(duì)于與數(shù)列求和有關(guān)的不等式,若能先求和,我們常常會(huì)先求和,再考慮用放縮法證明。能先求和的這類(lèi)題一般較簡(jiǎn)單,因此常為文科考題。2.2先放縮,再求和證明
對(duì)于求和困難的形如“?ai?M或?ai?M,其中M為常數(shù)”的不等式,i?1i?1nn很多情況下用數(shù)學(xué)歸納法也往往難于湊效。這時(shí)我們常用先放縮再求和證明或?qū)⑵浼訌?qiáng)為形如?ai?f(n)或?ai?f(n)的不等式,再考慮用數(shù)學(xué)歸納法證明。
i?1i?1nn2.2.1逐項(xiàng)放縮,再求和證明
例2.已知函數(shù)f(x)?x2?4,設(shè)曲線(xiàn)y?f(x)在點(diǎn)(xn,f(xn))處的切線(xiàn)與x軸的交點(diǎn)為(xn?1,0)(n?N?)。
(1)用xn表示xn?1;(2)若x1?4,記an?lgxn?2,證明:數(shù)列{an}是等xn?2比數(shù)列,并求數(shù)列{xn}的通項(xiàng)公式;(3)x1?4,bn?xn?2,Tn是數(shù)列{bn}的前n項(xiàng)和,證明:Tn?3。
解:(1)過(guò)程略,xn?1xn?42(32?1)?。(2)過(guò)程略,xn?2n?1。
2xn3?12n?1 2
(3)由(2)知xn?n?12(323n?1?1)?12n?1,于是bn?xn?2?432n?1?1?0。
bn?132?11111?2n?1?2n?1?2n?1?21?1?, ∵bn33?13?133當(dāng)n?1時(shí),顯然T1?b1?2?3,111當(dāng)n?1時(shí),bn?bn?1?()2bn?2???()n?1b1,333∴Tn?b1?b2???bn?11b1[1?()n]1113?b1?b1???()n?1b1??3?3()n?3
13331?3綜上可得,對(duì)于任意n?N?,Tn?3。
評(píng)析:考慮到數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式中有指數(shù)式,而待證不等式右邊為常數(shù),于是聯(lián)想到等比數(shù)列求和問(wèn)題,我們嘗試?yán)眠f推放縮的方法構(gòu)造等比數(shù)列。將非特殊數(shù)列向特殊數(shù)列轉(zhuǎn)化,這是本文的一個(gè)主體思想和關(guān)鍵策略。2.2.2局部放縮,再求和證明
例1(3)也可以采取局部放縮,再求和證明。
另證:易得b1?2,b2?時(shí),bn?432n?111141,于是猜想當(dāng)n?3b3??2,b4?8?3,22023?12?14?12n?1。
132n?1由于32n?132n?1?1?12n?1??1?12n?1?32n?1?2n?1?1,所以下面只需證?2n?1?1。下面利用二項(xiàng)式定理證明:
因?yàn)楫?dāng)n?3,n?N?時(shí),01n?1∵2n?1?(1?1)n?1?Cn?1?Cn?1???Cn?1?1?n?1?1?n?1,∴32n?10n?11nn?1n?1?3n?1?(2?1)n?1?Cn?Cn?1。?12?12???Cn?1?2所以,當(dāng)n?1時(shí),顯然T1?b1?2?3; 當(dāng)n?2,Tn?b1?b2???bn?2?111?2???n?1 222 3
11[1?()n?1]12?3?()n?1?3。?2?2121?2故對(duì)于任意n?N?,Tn?3。
評(píng)析:從數(shù)列{bn}的通項(xiàng)結(jié)構(gòu)我們猜想應(yīng)將{bn}放縮為一個(gè)等比數(shù)列。通過(guò)計(jì)算,我們從第三項(xiàng)開(kāi)始通過(guò)放縮發(fā)現(xiàn)了數(shù)列{bn}的項(xiàng)所呈現(xiàn)的規(guī)律性,對(duì)于本題的證明,這是重大突破。此外,本題從第3項(xiàng)開(kāi)始放縮,恰當(dāng)使用了局部放縮。G.波利亞曾說(shuō):“先猜,后證——這是大多數(shù)的發(fā)現(xiàn)之道?!毕炔潞笞C,也是我們常用的數(shù)學(xué)解題方法和策略。2.2.3并項(xiàng)放縮,再求和證明
例3.由原點(diǎn)O向已知的三次曲線(xiàn)y?x3?3x2?bx引切線(xiàn),切于不同于點(diǎn)O的點(diǎn)P1(x1,y1),再由P1引此曲線(xiàn)的切線(xiàn),切于不同P1的點(diǎn)P2(x2,y2),如此繼續(xù)作下去,??,得到點(diǎn)列{Pn(xn,yn)}(n?N?)。試解答下列問(wèn)題:
(1)求x1的值;(2)求數(shù)列{xn}通項(xiàng)公式;(3)若bn?前n項(xiàng)和,求證:Sn?1。
解:(1)過(guò)程略,易得x1?31。(2)過(guò)程略,易得xn?1?(?)n(n?N?)。221,Sn是數(shù)列{bn}2nxn1(3)∵xn?1?(?)n,2111?n∴bn?n?。n12?(?1)2xn2n[1?(?)n]22n?2n?11?n?1n當(dāng)n為偶數(shù)時(shí),bn?1?bn?n?1 ?nnn?122?2?2?12?12?112n?2n?1?n?1n,n?122?2?1又當(dāng)n?2時(shí),2n?1?2?1,即2n?1?1?0,于是
2n?2n?111bn?1?bn?n?1n?n?1?n,2222
∴Sn?b1?b2???bn?(b1?b2)?(b3?b4)???(bn?1?bn)
11[1?()n]11111112?(?2)?(3?4)???(n?1?n)?2?1?n?1。
122222221?2當(dāng)n為奇數(shù)時(shí),因?yàn)閎n?1?0,n?1偶數(shù),所以有 n2xnSn?b1?b2???bn?b1?b2???bn?bn?1
111111?(b1?b2)?(b3?b4)???(bn?bn?1)?(?2)?(3?4)???(n?n?1)
22222211[1?()n?1]12?2?1?n?1?1。
121?2綜上可知,Sn?1。
評(píng)析:由于數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式的分母中有隨n的奇偶+1與-1交替出現(xiàn)的項(xiàng),于是單項(xiàng)放縮困難,而采取奇偶項(xiàng)并項(xiàng)放縮,則恰好利用其奇偶項(xiàng)特點(diǎn),成功放縮。
例4.已知數(shù)列{an}和{bn}滿(mǎn)足a1?2,an?1?an(an?1?1),bn?an?1,Sn是數(shù)列{bn}前n項(xiàng)和。
(1)求數(shù)列{bn}的通項(xiàng)公式;(2)設(shè)Tn?S2n?Sn,求證:Tn?1?Tn;(3)求證:對(duì)任意的n?N?,有1?解:(1)過(guò)程略,bn?n1?S2n??n。221。(2)證明略。n(3)方法一(數(shù)學(xué)歸納法),略。
方法二(并項(xiàng)放縮法):
當(dāng)n?1時(shí),S2n?1?1; 2
當(dāng)n?2,n?N?時(shí),S2n?b1?b2???b2n?1?111111111??????????n 234567892 5
1111111111?(?)?(???)???(n?1?n?1???n)23456782?12?221111111111?1??(?)?(???)???(n?n???n)
24488882221111?1??2?2?22?3???2n?1?n
2222111n?1??????1?,2222?1?另一方面,S2n?b1?b2???b2n?1?111111111??????????n 234567892
?1111111111111?1?(?)?(???)?(????)?(n?1?n?1???n)2345678910162?12?22
?1111111111111?1?(?)?(2?2?2?2)?(3?3???3)?(n?1?n?1???n?1)***111??1?2??22?2?23?3???2n?1?n?1 2222211??1?(n?1)??n,22n1綜上可知,對(duì)任意的n?N?,有1??S2n??n。
22評(píng)析:從待證不等式的特點(diǎn)和項(xiàng)數(shù)兩方面產(chǎn)生了并項(xiàng)放縮的想法。并項(xiàng)放縮常常涉及如何并項(xiàng)、怎樣放縮等問(wèn)題,因此,并項(xiàng)放縮比逐項(xiàng)放縮往往難度更大,要求更高。
2.2.4構(gòu)造放縮,再求和證明 例5.在數(shù)列{an}中,an?11,求證a1?a2???a50?。
(2n?1)(2n?2)4證明:由題設(shè),a1?a2???a50?111。????3?45?6101?102111111設(shè)S?,構(gòu)造T?。顯????????3?45?6101?1022?34?5100?101然S?T。
111111 ???????2?33?44?55?6100?101101?10211111111111?(?)?(?)???(?)?(?)???,***221022∴2S?T?S? 6
故S?11,即a1?a2???a50?。
評(píng)析:本題雖然可先裂項(xiàng),但不便求和,證明受阻。利用對(duì)偶式進(jìn)行構(gòu)造性放縮后,巧妙實(shí)現(xiàn)了裂項(xiàng)求和,證明簡(jiǎn)捷明快,賞心悅目。
例6.設(shè)函數(shù)f(x)?lnx?px?1(p?R),(1)求f(x)極值點(diǎn);
(2)當(dāng)p?0時(shí),若對(duì)于任意的x?0,恒有f(x)?0,求p的取值范圍;
ln22ln32lnn22n2?n?1(3)證明:當(dāng)n?N,n?2時(shí),2?2???2?。
2(n?1)23n解:(1)f(x)的定義域?yàn)?0,??)。當(dāng)p?0時(shí),f?(x)?1 ?p?0,f(x)在其定義域上是增函數(shù),故沒(méi)有極值點(diǎn)。
x111?px當(dāng)p?0時(shí),若x?(0,),則f?(x)??0;若x?(,??),則
ppxf?(x)?11?px?0,于是f(x)有極小值點(diǎn)x?。
px11(2)由(1)知,p?0時(shí),f(x)有極小值點(diǎn)f()?ln,由于f(x)在其
pp11定義域上只有一個(gè)極值點(diǎn),因此f(x)的最大值為f()?ln。所以
ppf(x)?0?ln1?0?p?1。p(3)由(2)知,當(dāng)p?1,x?0時(shí),f(x)?0?lnx?x?1?ln22ln32lnn2111于是2?2???2?(1?2)?(1?2)???(1?2)
23n23nlnx1 ?1?。
xx ?(n?1)?(又當(dāng)n?N,n?2時(shí),111????)。22223n1111???,于是 2(n?1)nnn?1n 7
11111111111,?????(?)?(?)???(?)??2334nn?12n?12232n2ln22ln32lnn2111∴2?2???2?(n?1)?(2?2???2)
23n23n2n2?n?111 ?(n?1)?(?,)?2(n?1)2n?1ln22ln32lnn22n2?n?1即2?2???2?。
2(n?1)23n評(píng)析:導(dǎo)數(shù)進(jìn)入中學(xué)數(shù)學(xué)后,為中學(xué)不等式證明提供了一個(gè)強(qiáng)大工具。正因?yàn)槿绱?,通過(guò)構(gòu)造函數(shù)并利用導(dǎo)數(shù)證明不等式已成為高考數(shù)學(xué)試題中一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn)。本題第(2)問(wèn)實(shí)際上已經(jīng)作出暗示,對(duì)比待證不等證式與第(2)問(wèn)所得結(jié)論,證明思路自然生成。
第二篇:強(qiáng)化命題證明一類(lèi)數(shù)列不等式
該文發(fā)表于《中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考》2006年第12期
強(qiáng)化命題證明一類(lèi)數(shù)列不等式
201203華東師大二附中任念兵數(shù)列不等式是近年來(lái)高考和競(jìng)賽中的熱點(diǎn)題型,其中一類(lèi)形如
i?n0?n1?C(C為常數(shù))ai的證明題難度較大.由于此類(lèi)不等式的右邊是常數(shù),所以數(shù)學(xué)歸納法證明無(wú)法實(shí)現(xiàn)歸納過(guò)渡,但通過(guò)對(duì)歸納過(guò)渡過(guò)程的研究,可以放縮右邊的常數(shù),將命題加強(qiáng)為
i?n0?an1i?C?1,其中g(shù)ng?n??0表示關(guān)于正整數(shù)n的函數(shù)式,從而可以構(gòu)造單調(diào)遞減數(shù)列巧妙的證明這類(lèi)問(wèn)題.例1:求證:?1
9111?????n?N*? 2252n?14
91111???????????(1)252n?124gn分析:①首先假設(shè)命題可以強(qiáng)化為?
接著思考的問(wèn)題自然是:要使加強(qiáng)命題成立,g?n?應(yīng)滿(mǎn)足什么條件呢?
②既然加強(qiáng)命題(1)成立,則可以利用數(shù)學(xué)歸納法加以證明:
111.??????????????????????????(2)n?1時(shí), ??94g1歸納假設(shè)?1
91111?????,接下來(lái)要證 252k?124gk111111?????????????????????(3)229254gk?12k?12k?3而由歸納假設(shè)只能得到?1
9111111???????.如果能證得252k?122k?324gk2k?32
11111????,即 4gk2k?324gk?1111??.???????????????????????(4)gkgk?12k?32
則可以由不等式的傳遞性知道(3)式成立,從而由歸納法原理證明了加強(qiáng)命題(1).從上述分析可知, g?n?必須同時(shí)滿(mǎn)足(2)(4)兩式.③明確g?n?應(yīng)滿(mǎn)足的條件后,我們就可以“確定”g?n?的表達(dá)式了.觀(guān)察(4)式的結(jié)構(gòu),不等式右邊分母是二次多項(xiàng)式,于是我們考慮到,如果g?n?是一次多項(xiàng)式,則不等式左邊通分后也是一個(gè)二次多項(xiàng)式,這樣(4)式就轉(zhuǎn)化為兩個(gè)二次多項(xiàng)式的比較,從而可以通過(guò)g?n?的系數(shù)控制使(4)式成立.設(shè)g?n??an?b(a,b為待定的常數(shù)), 將g?n??an?b代入(4)式知
a?2k?3?2??ak?b??ak?a?b?對(duì)k?N*恒成立,整理得
4ak2?12ak?9a?a2k2?2ab?a2k?b?a?b?對(duì)k?N*恒成立,比較各項(xiàng)系數(shù)得
a?4,b?4.又因?yàn)間?n??an?b同時(shí)滿(mǎn)足(2)式,代入得a?b???36.所以,不妨取a?4,b?4,5
即得g?n??4n?4.從而,原不等式可以加強(qiáng)為:
11111
?n?N*?.???????????????(5)??????
9252n?1244n?4
④將上述分析過(guò)程略加整理就能得到加強(qiáng)命題的數(shù)學(xué)歸納法證明,而下面利用數(shù)列單調(diào)性的方法更為簡(jiǎn)捷.證明:記f?n??
f?n?1??f?n??
1111?????,則有 9252n?124n?4
2n?32
?
1111
??2?2?0即f?n?單調(diào)遞
4n?1?44n?44n?12n?94n?12n?8
減,故f?n??f?1??
??,加強(qiáng)命題(5)得證.984
注:上述證明的關(guān)鍵步驟f?n?1??f?n??0實(shí)際上就是分析過(guò)程中的(4)式.我們不難發(fā)現(xiàn)處理此類(lèi)問(wèn)題的一般步驟是:首先假設(shè)加強(qiáng)命題
i?n0
?
n
成立,?C?
aign接著明確g?n?應(yīng)滿(mǎn)足的條件,然后確定g?n?的表達(dá)式,最后構(gòu)造單調(diào)遞減數(shù)列完成巧妙的證明.按照這樣的思路我們?cè)倏聪旅鎯蓚€(gè)例子:
11115
例2:求證:?2?3???n??n?N*?.2?12?12?12?13分析: 假設(shè)加強(qiáng)命題為:
111151
.g?n?應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足?2?3???n??2?12?12?13gn2?1
151
.?????????????????????????(6)??
2?13g1111
.?????????????????????(7)??k?1
gkgk?12?1
觀(guān)察(7)式的結(jié)構(gòu),不等式右邊的分母是指數(shù)結(jié)構(gòu),因此我們考慮g?n?是指數(shù)結(jié)構(gòu).設(shè)
和
g?n??a?2n,將g?n??a?2n代入(8)式知a?2k?1?2k?1?1恒成立,故有a?1.又因?yàn)?/p>
g?n??a?2n同時(shí)滿(mǎn)足(6)式,代入得a?
3377
.因此得?a?1,不妨取a?,即得g?n???2n,4848
以下略.例3: 已知正整數(shù)n?1,求證: 1?分析: 假設(shè)加強(qiáng)命題為:1?1?
1119
?????.2!3!n!5
11191
.g?n?應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足??????
2!3!n!5gn191
.?????????????????????????(8)??
25g2111
.?????????????????????(9)??
gkgk?1k?1!
k
?1對(duì)k?2恒成立,故有a?2.又因?yàn)間?n??a?n!同時(shí)滿(mǎn)足(8)式,a
和
觀(guān)察(9)式的結(jié)構(gòu),不等式右邊是階乘結(jié)構(gòu),因此我們考慮g?n?是階乘結(jié)構(gòu).設(shè)g?n??a?n!.將
g?n??a?n!代入(9)式知
代入得a?
.因此得?a?2,不妨取a?2,即得g?n??2?n!,以下略.33
本文舉例探討了如何強(qiáng)化命題來(lái)證明不等式
i?n0
n
n
?a
n
i
?C,這里有幾點(diǎn)需要加以說(shuō)明:
①將
i?n0
?
111,關(guān)鍵是明確g?n?應(yīng)滿(mǎn)足的條件和g?n?的式子結(jié)構(gòu).?C強(qiáng)化為?C?aiagni?ni
?
根據(jù)數(shù)學(xué)歸納法的思考過(guò)程可以確定g?n?應(yīng)滿(mǎn)足的條件,而g?n?的式子結(jié)構(gòu)是由an決定的:
若an是多項(xiàng)式則g?n?是多項(xiàng)式,若an是指數(shù)結(jié)構(gòu)則g?n?是指數(shù)結(jié)構(gòu),如此等等.然后,利用待定系數(shù)法便可求出合理的g?n?(這樣的g?n?往往不唯一,但系數(shù)有范圍限制).②強(qiáng)化命題后,我們利用數(shù)列的單調(diào)性來(lái)證明加強(qiáng)命題,這不僅簡(jiǎn)化了證明過(guò)程,而且縮小了
i?n0
?
n
17341的上界.如例1的上界可以縮小為,例2的上界可以縮小為,例3的上界可以縮小
7221ai
為.另外,我們還可以通過(guò)改變待定系數(shù)來(lái)調(diào)整g?n?,進(jìn)一步縮小的上界.a4ii?n
?
n
③本文研究的不等式
i?n0
n
?
n
都是收斂?C具有深刻的高等數(shù)學(xué)背景.實(shí)際上,這些級(jí)數(shù)
aiaii?n
?
?的,i?n0
n
?
?C就是對(duì)收斂級(jí)數(shù)的上界估計(jì).如例3的背景是級(jí)數(shù)ai
?
?i!?e?1,因此有
i?1
?
近年來(lái)的各地高考中以高等數(shù)學(xué)知識(shí)為背景的問(wèn)題頻??i!?e?1?5.值得一提的是,i?1
i?1
?i!
頻出現(xiàn),例2實(shí)際上就是從2006年高考福建卷的壓軸題的關(guān)鍵步驟中提煉出來(lái)的問(wèn)題.
第三篇:數(shù)列求和說(shuō)課
數(shù)列求和說(shuō)課
一、教學(xué)內(nèi)容:
數(shù)列求和是高考中的必考內(nèi)容,在高考中占據(jù)著非常重要的地位,學(xué)好數(shù)列求和對(duì)于高考成功起著非常關(guān)鍵的作用。數(shù)列求和方法中涵蓋有倒序相加法、錯(cuò)位相減法、裂項(xiàng)相消法、拆項(xiàng)重組法等幾種方法。
二、教學(xué)對(duì)象:
高三(8)班學(xué)生
三、教學(xué)重點(diǎn):
一些特殊數(shù)列的求和。
四、教學(xué)難點(diǎn):
準(zhǔn)確分析數(shù)列特征,選擇合適的數(shù)列求和方法。
五、教學(xué)目標(biāo)分析:
1、知識(shí)目標(biāo):掌握數(shù)列求和的常見(jiàn)方法,并能運(yùn)用這些方法解決一些簡(jiǎn)單的數(shù)列求和問(wèn)題;
2、能力目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。
3、情感目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的積極性,鍛煉學(xué)生遇到困難不氣餒的堅(jiān)強(qiáng)意志和勇于創(chuàng)新的精神。
六、學(xué)生情況分析:
高三(8)班是高三藝術(shù)重點(diǎn)班。班上學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)掌握相較于其他藝術(shù)班比較踏實(shí),但是相對(duì)于文化班的學(xué)生來(lái)說(shuō)還是比較薄弱。所以在教學(xué)時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮學(xué)生的實(shí)際水平盡量將
七、教學(xué)方法分析:
教法:數(shù)學(xué)是一門(mén)培養(yǎng)和發(fā)展人的思維的重要學(xué)科,因此在教學(xué)中不僅要讓學(xué)生“知其然”,還要“知其所以然”,為了體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為本,遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,體現(xiàn)循序漸進(jìn)和啟發(fā)式教學(xué)原則,我進(jìn)行這樣的教學(xué)設(shè)計(jì):在教師的引導(dǎo)下,創(chuàng)設(shè)情景,通過(guò)開(kāi)放式問(wèn)題的設(shè)置來(lái)啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考,在思考中體會(huì)特殊數(shù)列蘊(yùn)涵的數(shù)學(xué)方法和思想,使之獲得內(nèi)心感受。同時(shí)依據(jù)藝術(shù)班學(xué)生的特殊性在教學(xué)上盡量將有關(guān)數(shù)列的內(nèi)容和公式詳盡的給學(xué)生說(shuō)明。
教學(xué)手段:利用多媒體和PPT軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。
八、教學(xué)情境分析:
1、引入:利用歷年高考中的真題引出數(shù)列求和在高三學(xué)生學(xué)習(xí)中的重要性。
2、內(nèi)容講解:在介紹特殊數(shù)列求和的過(guò)程中通過(guò)實(shí)例進(jìn)行引入。
3、練習(xí):高考實(shí)例練習(xí)。
4、課堂小結(jié):特殊數(shù)列求和的五種方法。
5、作業(yè):高考實(shí)例。
九、教學(xué)評(píng)價(jià)與反饋
根據(jù)高三學(xué)生心理特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容、遵循因材施教原則和啟發(fā)性教學(xué)思想,本節(jié)課的教學(xué)策略與方法我采用規(guī)則學(xué)習(xí)和問(wèn)題解決策略,即“案例—公式—應(yīng)用”,案例為淺層次要求,使學(xué)生有概括印象。公式為中層次要求,由淺入深,重難點(diǎn)集中推導(dǎo)講解,便于突破。應(yīng)用為綜合要求,多角度、多情境中消化鞏固所學(xué),反饋驗(yàn)證本堂內(nèi)容教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)。
南昌市實(shí)驗(yàn)中學(xué)
董
世
清
2012年5月10日
第四篇:數(shù)列與不等式證明專(zhuān)題
數(shù)列與不等式證明專(zhuān)題
復(fù)習(xí)建議:
1.“巧用性質(zhì)、減少運(yùn)算量”在等差、等比數(shù)列的計(jì)算中非常重要,但用“基本量法”并樹(shù)立“目標(biāo)意識(shí)”,“需要什么,就求什么”,既要充分合理地運(yùn)用條件,又要時(shí)刻注意題的目標(biāo),往往能取得與“巧用性質(zhì)”解題相同的效果2.歸納——猜想——證明體現(xiàn)由具體到抽象,由特殊到一般,由有限到無(wú)限的辯證思想.學(xué)習(xí)這部分知識(shí),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力,計(jì)算能力,熟悉歸納、演繹的論證方法,提高分析、綜合、抽象、概括等思維能力,都有重大意義.
3.解答數(shù)列與函數(shù)的綜合問(wèn)題要善于綜合運(yùn)用函數(shù)方程思想、化歸轉(zhuǎn)化思想等數(shù)學(xué)思想以及特例分析法,一般遞推法,數(shù)列求和及求通項(xiàng)等方法來(lái)分析、解決問(wèn)題.
4.?dāng)?shù)列與解析幾何的綜合問(wèn)題解決的策略往往是把綜合問(wèn)題分解成幾部分,先利用解析幾何的知識(shí)以及數(shù)形結(jié)合得到數(shù)列的通項(xiàng)公式,然后再利用數(shù)列知識(shí)和方法求解. 證明方法:(1)先放縮后求和;(2)先求和后放縮(3)靈活運(yùn)用 例1.?dāng)?shù)列?a
2n?n?滿(mǎn)足a1?1,a2?2,an?2?(1?cos2)asin2n?
n?2,n?1,2,3,?.(Ⅰ)求a3,a4,并求數(shù)列?an?的通項(xiàng)公式;(Ⅱ)設(shè)ba2n?
1n?
a,Sn?b1?b2???bn.證明:當(dāng)n?6S?2?1n2n
n.分析:本題給出數(shù)列相鄰兩項(xiàng)的遞推關(guān)系,且要對(duì)n分奇偶性。
解:(Ⅰ)因?yàn)閍cos
2?
1?1,a2?2,所以a3?(1?2)a1?sin2
?
?a1?1?2,a4?(1?cos2?)a2?sin2??2a2?4.一般地,當(dāng)n?2k?1(k?N*)時(shí),a2
k?1)?2k?1?[1?cos
(22]a?sin22k?1
2k?12
? =a2k?1?1,即a2k?1?a2k?1?1.所以數(shù)列?a2k?1?是首項(xiàng)為
1、公差為1的等差數(shù)列,因此a2k?1?k.當(dāng)n?2k(k?N*)時(shí),a2k?2k?2?(1?cos
22)a2k?
2k?sin2
2?2a2k.所以數(shù)列?a2k?是首項(xiàng)為
2、公比為2的等比數(shù)列,因此a2k?2k.?故數(shù)列?a?n?1n?的通項(xiàng)公式為an??
2,n?2k?1(k?N*),?n?22,n?2k(k?N*).(Ⅱ)由(Ⅰ)知,ba2n?1n?a?n
12?3n2,Sn??23???n,①2n22222
12S12?23n
n?222?24???2
n?1② 1①-②得,1[1?(1)2]2S1111nn?2?22?23???2n?2n?1??n1n1?2n?1?1?2n?2n?1.2所以S1nn?2
n?2?2n?1?2n?2?2
n.要證明當(dāng)n?6時(shí),S1n(n?2)
n?2?n成立,只需證明當(dāng)n?6時(shí),2n
?1成立.證法一
(1)當(dāng)n = 6時(shí),6?(6?2)26?4864?
34?1成立.(2)假設(shè)當(dāng)n?k(k?6)時(shí)不等式成立,即k(k?2)
k
?1.則當(dāng)n=k+1時(shí),(k?1)(k?3)k(k?2)(k?1)(k?2k?1?2k?3)2k(k?2)?(k?1)(k?3)
(k?2)?2k
?1.由(1)、(2)所述,當(dāng)n≥6時(shí),n(n?1)2
2?1.即當(dāng)n≥6時(shí),Sn?2?
1n
.證法二令cn(n?2)n?
22(n?6),則c(n?1)(n?3)n(n?2)3?n2
n?1?cn?2n?1?22?2
n?1?0.所以當(dāng)n?6時(shí),c6?8n?1?cn.因此當(dāng)n?6時(shí),cn?c6?64?
34?1.于是當(dāng)n?6時(shí),n(n?2)22?1.綜上所述,當(dāng)n?6時(shí),Sn
?2?1
n
.點(diǎn)評(píng):本題奇偶分類(lèi)要仔細(xì),第(2)問(wèn)證明時(shí)可采用分析法。
例題2.已知?為銳角,且tan??
2?1,函數(shù)f(x)?x2tan2??x?sin(2??
?
4),數(shù)列{an}的首項(xiàng)a1?
2,an?1?f(an).(1)求函數(shù)f(x)的表達(dá)式;⑵ 求證:an?1?an;
⑶ 求證:
1?11?a?1???1?2(n?2,n?N*)11?a21?an
分析:本題是借助函數(shù)給出遞推關(guān)系,第(2)問(wèn)的不等式利用了函數(shù)的性質(zhì),第(3)問(wèn)是轉(zhuǎn)化成可以裂項(xiàng)的形式,這是證明數(shù)列中的不等式的另一種出路。
解:⑴tan2??
??2tan?2(?1)2
又∵?為銳角 ∴2?? ∴sin(2??)?1∴f(x)?x?x??1
441?tan2?1?(2?1)2
∴a2,a3,?an都大于0∴an?0∴an?1?an2
∴
則S?
1111121212111?(????)??(S?)S????? a22a2a3ana2an?13an?13a22an?1
⑵
an?1?an?an∵a1?
點(diǎn)評(píng):數(shù)列中的不等式要用放縮來(lái)解決難度就較大了,而且不容易把握,對(duì)于這樣的題要多探索,多角度的思考問(wèn)題。
⑶
1an?1
?
1111
???2
an?anan(1?an)an1?an111
??1?ananan?1
例題4.已知函數(shù)f(x)?x?ln?1?x?,數(shù)列?an?滿(mǎn)足0?a1?1,∴
111111111111
???????????????2?
an?1?f?an?;數(shù)列?bn?滿(mǎn)足b1?,bn?1?(n?1)bn, n?N*.求證:
1?a11?a21?ana1a2a2a3anan?1a1an?1an?1
∵a?(12)2?12?34, a?(34)2?3
234
?1 ,又∵n?2an?1?an∴an?1?a3?1
∴1?
2?
1a?2∴1?
1n1?a?1???1
?2
?1
11?a21?an
點(diǎn)評(píng):把復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成清晰的問(wèn)題是數(shù)學(xué)中的重要思想,本題中的第(3)問(wèn)不等式的證明更具有一般性。
例題3.已知數(shù)列?aa?
n?滿(mǎn)足a1?1,n?1?2an?1?n?N?
(Ⅰ)求數(shù)列?an?的通項(xiàng)公式;(Ⅱ)若數(shù)列?b?1n?滿(mǎn)足4b1?14b24
b3?1
?4bn?1?(an?1)bn,證明:?bn?是等差數(shù)列;
(Ⅲ)證明:
1?1a???1?2?n?N?a? 23an?13
分析:本例(1)通過(guò)把遞推關(guān)系式轉(zhuǎn)化成等比型的數(shù)列;第(2)關(guān)鍵在于找出連續(xù)三項(xiàng)間的關(guān)系;第(3)問(wèn)關(guān)鍵在如何放縮 解:(1)?an?1?2an?1,?an?1?1?2(an?1)
故數(shù)列{an?1}是首項(xiàng)為2,公比為2的等比數(shù)列。?ann?1?2n,an?2?1
(2)?4
b1?14
b2?14
b3?1
?4bn?1?(an?1)bn,?4
(b1?b2???bn?n)
?2nbn
2(b1?b2???bn)?2n?nbn①2(b1?b2???bn?bn?1)?2(n?1)?(n?1)bn?1②
②—①得2bn?1
?2?(n?1)bn?1?nbn,即nbn?2?(n?1)bn?1③?(n?1)bn?1?2?nbn?2④ ④—③得2nbn?1
?nbn?nbn?1,即2bn?1?bn?bn?1所以數(shù)列{bn}是等差數(shù)列
(3)?
1a?1111
2n?1?1?2n?1?2?
設(shè)S
?
1n2an?a?1???1,2a3an?1
(Ⅰ)0?a(Ⅱ)aa2nn?1?an?1;n?1?2;
(Ⅲ)若a1?2
則當(dāng)n≥2時(shí),bn?an?n!.分析:第(1)問(wèn)是和自然數(shù)有關(guān)的命題,可考慮用數(shù)學(xué)歸納法證明;第(2)問(wèn)可利用函數(shù)的單調(diào)性;第(3)問(wèn)進(jìn)行放縮。解:(Ⅰ)先用數(shù)學(xué)歸納法證明0?an?1,n?N*.(1)當(dāng)n=1時(shí),由已知得結(jié)論成立;(2)假設(shè)當(dāng)n=k時(shí),結(jié)論成立,即0?ak?1.則當(dāng)n=k+1時(shí),因?yàn)? 1x?1?xx?1 ?0,所以f(x)在(0,1)上是增函數(shù).又f(x)在?0,1?上連續(xù),所以f(0) ?1, 得an?1?an?an?ln?1?an??an??ln(1?an)?0,從而an?1?an.綜上可知0?an?1 ?an?1.(Ⅱ)構(gòu)造函數(shù)g(x)= x2 x2x2 -f(x)= ?ln(1?x)?x, 0 nn?>0,從而an?1?2 .(Ⅲ)因?yàn)?/p> b12b1b n?11?,n?1?2(n?1)bn,所以bn?0,n?1b?n,所以bba2nbn?1bnn? b??2?b1 1?n?n!————①由(Ⅱ)an?1?,知:an?1?an,n?1bn?2b122an2 所以 ana?a3?na?a1a2?n?1 ,因?yàn)閍a= a2aa1?, n≥2, 0?an?1?an?1.1 1a2n?12222 a2?a2 所以 a1a2?an?1?aan 1< n? 2221<2 n?12n = 2n ————②由①② 兩式可知: bn?an?n!.點(diǎn)評(píng):本題是數(shù)列、超越函數(shù)、導(dǎo)數(shù)的學(xué)歸納法的知識(shí)交匯題,屬于難題,復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)引起注意。 例題5.已知函數(shù)f(x)=5?2x 16?8x,設(shè)正項(xiàng)數(shù)列?an?滿(mǎn)足a1=l,an?1?f?an?. (1)試比較a 5n與 4的大小,并說(shuō)明理由; (2)設(shè)數(shù)列?b5n nn?滿(mǎn)足bn=4-an,記Sn=?bi.證明:當(dāng)n≥2時(shí),Sn<(2-1). i? 14分析:比較大小常用的辦法是作差法,而求和式的不等式常用的辦法是放縮法。 解:(1)a2ann?1 ? 5?16?8a,因?yàn)閍所以a7 31?1,2?,a3?4 .(2)因?yàn)閍n?0,an?1?0,所以16?8an?0,0?an?2.n8a55?2a48(a55 n5n?n?1?)3an?554?16?8a?4?32(2?a??,因?yàn)??an?0,所以an?1?與a?同號(hào),nn)22?an 4n 4因?yàn)閍51?4??14?0,a5555 2?4?0,a3?4?0,?,an?4?0,即an?4 .(3)當(dāng)n?2時(shí),b531n?4?an?2?2?a?(5?a31 31n?1)???bn?1???bn?1?2bn?1,n?1422?an?122?5 所以bn ?2?bn?1?22?bn?2???2n?1b31?2n?,13?n (1?2n) 所以Sn?b1?b2???bn? 4?12???????1? ?2?? ?1?2?1 (2n?1) 點(diǎn)評(píng):本題是函數(shù)、不等式的綜合題,是高考的難點(diǎn)熱點(diǎn)。 例題6.已知數(shù)列?a* n?中,a1?1,nan?1?2(a1?a2?...?an)?n?N? . (1)求a2,a3,a4;(2)求數(shù)列?an?的通項(xiàng)an;(3)設(shè)數(shù)列{b1n}滿(mǎn)足b1? 2,b12 n?1?abn?bn,求證:bn?1(n?k)k 分析:條件中有類(lèi)似于前n項(xiàng)和的形式出現(xiàn),提示我們應(yīng)該考慮an=Sn-Sn-1(n≥2) 解:(1)a2?2,a3?3,a4?4(2)nan?1?2(a1?a2?...?an)① (n?1)an?2(a1?a2?...?an?1)②①—②得nan?1?(n?1)an?2an 即:nan?1 ?(n?1)a?1n?1aa3ann,ana?所以aa223n n?1a...?1...1 ?n(n?2) nna12an?112n?所以a*n ?n(n?N) (3)由(2)得:b1 ?12,b12 n?1?k bn?bn?bn?bn?1?...?b1?0,所以{bn}是單調(diào)遞增數(shù)列,故要證:bn?1(n?k)只需證bk?1 若k ?1,則b12?1顯然成立;若k?2,則b?1211? n?1kbn?bn?k bnbn?1?bn 所以 1b?1??1,因此:1?(1?1)?...?(1?1)?1??k?1?2? k?1 n?1bnkbkbkbk?1b2b1b1kk所以bk ? k k?1 ?1,所以bn?1(n?k)點(diǎn)評(píng):與數(shù)列相關(guān)的不等式證明通常需要“放縮”,而放縮的“度”尤為關(guān)鍵,本題中 1b?(1?1)?...?(1?1)?1,這種拆分方法是數(shù)學(xué)中較高要求的變形.kbkbk?1b2b1b1 例題7.已知不等式 12?13???1n?1 [log2n],其中n為不大于2的整數(shù),[log2n]表示不超過(guò)log2n的最大整數(shù)。設(shè)數(shù)列?a1 n?的各項(xiàng)為正且滿(mǎn)足a1?b(b?0),anan?n? n?a(n?2,3,4?),證明: n?1 an? 2b 2?b[log,n?3,4,5? 2n] 分析:由條件an?111111n ? nan?a得: n?1 a??1 ?nan?1n a??n(n?2) nan?1 11a? ? 1n?1 an?2 n?1 ?? a?1?1以上各式兩邊分別相加得: 2a121a?1?1?1???1?1?1?1?1???1 ?1?1[log2n](n?3)na1nn?12anbnn?12 b2 = 2?b[log2n]2b? a2b n?2?b[logn] (n?3) 2本題由題設(shè)條件直接進(jìn)行放縮,然后求和,命題即得以證明。 例題8.已知數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn滿(mǎn)足:Sn?2an?(?1)n,n?1(1)寫(xiě)出數(shù)列{an}的前三項(xiàng)a1,a2,a5;(2)求數(shù)列{an}的通項(xiàng)公式; (3)證明:對(duì)任意的整數(shù)m?4,有1117 a????? 4a5am8 分析:⑴由遞推公式易求:a1=1,a2=0,a3=2; ⑵由已知得:an ?Sn?Sn?1?2an?(?1)n?2an?1?(?1)n?1(n>1) 化簡(jiǎn)得:an?1anan?1anan?1n ?2an?1?2(?1) (?1)n??2(?1)n?1?2,(?1)n?23??2[(?1) n?1 ?2 3] 故數(shù)列{ an2(?1)n?3}是以?a1?23為首項(xiàng), 公比為?2的等比數(shù)列.故an21 (?1) n ?3?(?3)(?2)n?1∴a?23[2n?2?(?1)n]∴數(shù)列{a2 n n}的通項(xiàng)公式為:an?3 [2n?2?(?1)n].⑶觀(guān)察要證的不等式,左邊很復(fù)雜,先要設(shè)法對(duì)左邊的項(xiàng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆趴s,使之能夠求和。而左邊= 1a?1a???1?3[111 22?1?23?1???2m?2?(?1) m],如果我們把上式中的分母中的?1去掉,就可利45am2用等比數(shù)列的前n項(xiàng)公式求和,由于-1與1交錯(cuò)出現(xiàn),容易想到將式中兩項(xiàng)兩項(xiàng)地合并起來(lái)一起進(jìn)行放縮,嘗試知: 11111 22?1?123?1?122?1 23,23?1?24?1?23?24,因此,可將 ?1 保留,再將后面的項(xiàng)兩兩組合后放縮,即可求和。這里需要對(duì)m進(jìn)行分類(lèi)討論,(1)當(dāng)m為偶數(shù)(m?4)時(shí),1a?1???1a?1?(1?1)???(1?1)?1?3(1113?4???m?2)4a5ma4a5a6am?1am 22222 ? 13112?2?4(1?137 m?4)?2?8?8(2)當(dāng)m是奇數(shù)(m?4)時(shí),m?1為偶數(shù),1a?1???1?1?1a?1???1?1?7 4a5ama45a6amam?18 所以對(duì)任意整數(shù)m?4,有 a?a??? ?7。本題的關(guān)鍵是并項(xiàng)后進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆趴s。45am8 例題9.定義數(shù)列如下:a2 ?1?2,an?1?an?an?1,n?N 證明:(1)對(duì)于n?N? 恒有a? n?1?an成立。(2)當(dāng)n?2且n?N,有an?1?anan?1?a2a1?1成立。(3)1? 112a?12006 ? a???1 ?1。12a2006 分析:(1)用數(shù)學(xué)歸納法易證。 (2)由a2 n?1?an?an?1得:an?1?1?an(an?1) ?an?1?an?1(an?1?1)??a2?1?a1(a1?1) 以上各式兩邊分別相乘得:an?1?1?anan?1?a2a1(a1?1),又a1?2 ?an?1?anan?1?a2a1?1 (3)要證不等式1? 11122006 ? a????1?1,可先設(shè)法求和:1?1???,1a2a2006a1a2a2006 再進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆趴s。?a111n?1?1?an(an?1)? aa?a?1?1? a n?1?1 ? n?1nanan?1n?1?1 ? 1111a?????(?1)?(1?1)???(1?1)1a2a2006a1?1a2?1a2?1a3?1a2006?1a2007?1? 1a1?a?1? ?11?2007?1 aa 12?a2006又a?a2006 1a2?a20061 ?22006?1? 1a?1?1 2006?原不等式得證。 1a2?a20062 點(diǎn)評(píng):本題的關(guān)鍵是根據(jù)題設(shè)條件裂項(xiàng)求和。 2012年數(shù)學(xué)一輪復(fù)習(xí)精品試題第六、七模塊 數(shù)列、不等式、推 理與證明 一、選擇題:本大題共12小題,每小題5分,共60分,在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中,只有一項(xiàng)是符合題目要求的. 1.在等比數(shù)列{aa 2n}中,若a3a5a7a9a11=243,則a的值為()1 1A.9B.1 C.2D. 32.在等比數(shù)列{aaa n}中,an>an7·a11=6,a4+a14=5,則+1,且a等于()16 A.23B.32 C16D.-563.在數(shù)列{aa-n}中,a1=1,當(dāng)n≥2時(shí),an=1+aa n-1n=() A.1 nB.n C.1nD.n2第五篇:數(shù)列不等式推理與證明