数学归纳法经典例题及答案

数学归纳法〔2021.4.21〕
一、用数学归纳法证明与正整数有关命题步骤是：
〔1〕证明当n 取第一个值0n 〔如01n =或2等〕时结论正确； 〔2〕假设当0(N ,)n k k k n *=∈≥ 时结论正确，证明1n k =+时结论也正确． 综合〔1〕、〔2〕，……
留意：数学归纳法运用要点： 两步骤,一结论。

二、题型归纳：
题型1.证明代数恒等式
例1．用数学归纳法证明：
()()12121217
51531311+=+-++⨯+⨯+⨯n n n n 证明：①n =1时，左边31311=⨯=，右边3
1121=+=，左边=右边，等式成立． ②假设n =k 时，等式成立，即：
()()12121217
51531311+=+-++⨯+⨯+⨯k k k k ． 当n =k +1时．
()()()()32121121217
51531311++++-++⨯+⨯+⨯k k k k ()()
3212112++++=k k k k ()()()()()()
321211232121322++++=++++=k k k k k k k k ()1
121321+++=++=k k k k 这就说明，当n =k +1时，等式亦成立，
由①、②可知，对一切自然数n 等式成立．
题型2.证明不等式
例2．证明不等式n n 21
31
21
1<++++ (n ∈N)．
证明：①当n =1时，左边=1，右边=2．
左边<右边，不等式成立．
②假设n =k 时，不等式成立，即k k 2131211<++++
．
那么当n =k +1时， 11
1
31
21
1++++++k k
1
1
1211
2+++=++<k k k k k ()()
1211211
1+=++=++++<k k k k k k
这就是说，当n =k +1时，不等式成立．
由①、②可知，原不等式对随意自然数n 都成立．
说明：这里要留意，当n =k +1时，要证目的是
121113
1
21
1+<++++++k k k ，当代入归纳假设后，就是要证明： 12112+<++k k k ．
相识了这个目的，于是就可朝这个目的证下去，并进展有关变形，到达这个目的．
题型3.证明数列问题
例3 (x ＋1)n ＝a 0＋a 1(x －1)＋a 2(x －1)2＋a 3(x －1)3＋…＋a n (x －1)n (n ≥2，n ∈N *)．
(1)当n ＝5时，求a 0＋a 1＋a 2＋a 3＋a 4＋a 5值．
(2)设b n ＝a 22n －3
，T n ＝b 2＋b 3＋b 4＋…＋b n .试用数学归纳法证明：当n ≥2时，T n ＝n (n ＋1)(n －1)3
. 解： (1)当n ＝5时，
原等式变为(x ＋1)5＝a 0＋a 1(x －1)＋a 2(x －1)2＋a 3(x －1)3＋a 4(x －1)4＋a 5(x －1)5
令x ＝2得a 0＋a 1＋a 2＋a 3＋a 4＋a 5＝35＝243.
(2)因为(x ＋1)n ＝[2＋(x －1)]n ，所以a 2＝C n 2·2n －2
b n ＝a 22
n －3＝2C n 2＝n (n －1)(n ≥2) ①当n ＝2时．左边＝T 2＝b 2＝2，
右边＝2(2＋1)(2－1)3
＝2，左边＝右边，等式成立． ②假设当n ＝k (k ≥2，k ∈N *)时，等式成立，
即T k ＝k (k ＋1)(k －1)3
成立 那么，当n ＝k ＋1时，
左边＝T k ＋b k ＋1＝k (k ＋1)(k －1)3＋(k ＋1)[(k ＋1)－1]＝k (k ＋1)(k －1)3
＋k (k ＋1) ＝k (k ＋1)⎝⎛
⎭⎫k －13＋1＝k (k ＋1)(k ＋2)3 ＝(k ＋1)[(k ＋1)＋1][(k ＋1)－1]3
＝右边． 故当n ＝k ＋1时，等式成立．
综上①②，当n ≥2时，T n ＝
n (n ＋1)(n －1)3.。