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数学归纳法
由一系列有限的特殊事例得出一般结论的推理方法,通常叫做归纳法对于由归纳法得到的某些与自然数有关的数学命题,通常用数学归纳法来证明它的正确性数学归纳法不是“数学”中使用的归纳法的意思,它是一种严格的推理方法,常常用来证明一类与自然数有关的命题
第一数学归纳法:
先证明当
取第一个值
0(例如
01)时命题成立,然后假设当
kk∈Z且k≥
0时命题成立,证明当
k1时命题也成立(因为证明了这一点,就可以断定这个命题对于
取第一个值后面的所有自然数也成立)这种证明方法叫数学归纳法。
第一数学归纳法可以叙述为:对于关于自然数
的某个命题P
具备下列条件:①P
0真;②
k1时,Pk真Pk1真,那么对于
∈Z,P
真
第二数学归纳法:
如果关于自然数
的某个命题P
具备下列条件:①P
0真;②k∈Z,
k时,P
真Pk真,则对
∈Z,P
真注:第一数学归纳法和第二数学归纳法的区别在于:第一数学归纳法中的k和k1是相继的正整数,而第二数学归纳法中的的
和k不一定是相继的用数学归纳法证明与自然数
有关的问题的一般步骤是:①证明当
取第一个值
0(例如
01或2等)时结论正确;②假设当
kk∈Z且k≥
0时结论正确,证明当
k1时结论也正确由①、②可知,命题对任何
∈Z都成立注:用数学归纳法证明命题的两个步骤是缺一不可的步骤①不是简单的验证,也不一定显然成立,需要严格的证明;步骤②是递推步,需要在假设当
kk∈Z且k≥
0时结论正确的基础上证明当
k1时命题也成立,不是直接证明当
k1时命题成立,更不是简单的递推!
例1已知x1,且x≠0,
∈Z,且
≥2,求证:1x
1
x证明:①当
2时,左边1x212xx2,右边12x,因为x20,所以原不等式成立
②假设当
kk≥2时不等式成立,就是1xk1kx当
k1时,因为x1,所以1x0,于是左边1xk11xk1x1kx1x1k1xkx2,右边1k1x因为kx20,所以左边右边,即1xk11k1x这就是说,原不等式当
k1时也成立根据①、②,原不等式对任何不小于2的正整数都成立
例2数列a
中,a11a
11
求证:
≤a
≤
1a
证明:①当
1时,命题显然成立;
②假设当
k时,命题成立,即有k≤ak≤k1,
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则当
k1时,由k≤ak≤k1,知
ak11k≤1k1k1k1,
ak
k
1≤1≤1
k1ak
k
ak11k≥1k≥1k11放缩≥1k11k11k1
ak
k11k1
1k1
∴kr