第十三章  极限
 §13.1.1 数学归纳法与数列极限(1)

复习目标 知识梳理 应用举例 实践体验 拓展探究 基础训练 提高训练 学习感悟

    一、复习目标
    理解数学归纳法的原理,能用数学归纳法证明一些简单的数学命题.

    了解数列极限的概念,掌握极限的四则运算法则,会求某些数列的极限.

    二、重点难点
    (这里输入)

    三、特别提示
    (1)应用数学归纳法要运用“归纳假设”,没有运用“归纳假设”的证明不是数学归纳法.

 

    (2)证明代数恒等式的关键是:第二步将式子转化成与归纳假设的结构相同的形式——凑假设;然后利用归纳假设,经过恒等变形,得到结论所需要的形式——凑结论.

 

    (3)证明三角恒等式时,常运用有关三角知识、三角公式,要掌握常用的三角变换方法.

 

    (4)与正整数有关的不等式,有时也可用数学归纳法证明,在证明过程中,要运用不等式的性质.

 

    (5)因为证明不等式的题型多种多样,所以不等式证明是一个难点,在由`n=k`时不等式成立推导`n=k+1`时不等式也成立时,过去讲过的证明不等式的方法在此都可以使用,如比较法、放缩法、分析法、反证法等,有时还要考虑与原不等式等价的命题.

 

    (6)数列的极限是描述数列在无限变化过程中的变化趋势的重要概念,“随着项数`n`的无限增大,数列的项`a_n`无限地趋近某个常数`a`有两个方面的含义:一是过程性,即数列的项`a_n`趋近于`a`是在无限过程中进行的,也即随着`n`的增大,`a_n`越来越接近于`a`;二是无限性,即`a_n`不是一般地接近于`a`,而是“无限”地趋近于`a`,也即`|a_n-a|`随`n`的无限增大而无限地趋近于`0`.

 

    (7)在运用数列极限的四则运算法则时要注意:

    ①参加运算的各数列的极限必须存在;

    ②作为除式的数列及其极限必须不为`0`;

    ③运算法则仅适用于求有限项的极限,而不适用于无限项的情况;

    ④当一个极限运算成立时,它的逆运算不一定成立,例如:`lim_(n->oo)(a_n+-b_n)`存在,并不一定有`lim_(n->oo)a_n`与`lim_(n->oo)b_n`都存在.

 

    (8)求`lim_(n->oo)q^n`时,不可忽视对`q`的分类讨论.

    知识梳理

    1、由一系列有限的特殊事例得出一般结论的推理方法叫归纳法.

 

    2、数学归纳法
    (1)当`n`取第一个值`n_0`(例如`n=1`)时,证明命题成立;

    (2)假设当`n=k(kinN^*,k>=n_0)`时命题成立,并证明当`n=k+1`时,命题也成立,于是命题对一切`ninN^*`,`n>=n_0`,命题都成立 .这种证明方法叫做数学归纳法.

    运用数学归纳法证明命题要分为两步,第一步是递推的     ,第二步是递推的    ,这两步是缺一不可的.
 

    3、数列极限的四则运算法则
    如果`lim_(n->oo)a_n=a`,`lim_(n->oo)b_n=b`,那么`lim_(n->oo)(a_n+-b_n)=a+-b`;`lim_(n->oo)(a_n·b_n)=a·b`;`lim_(n->oo)(a_n/b_n)=a/b(b_n!=0)`.特别地,如果`C`是常数,那么`lim_(n->oo)(C·a_n)=C·a`
 

    4、常用的数列的极限
    (1)若`C`为常数,`lim_(n->oo)C=C`
    (2)`lim_(n->oo)1/n^k=0`(其中`k>0`为常数)
    (3)若`|q|<1`,`q`为常数,则`lim_(n->oo)q^n=0`

    应用举例
    一、应用特点
    1、运用数学归纳法证明一些与正整数有关的命题
    2、用归纳、猜想的方法发现规律,并运用数学归纳法加以证明
    3、运用数学归纳法解决问题时,寻找`n`从`k`到`k+1`的变化规律

    二、案例示范
    回味相关知识与方法,寻找解题办法,若有困难,可以参考“提示”,还有困难,可以参考“解答”或倾听老师的分析示范

    1、求证当`n`为正整数时,`n^3+5n`能被`6`整除.

    提示 示范  

   

    2、已知数列`{a_n}`满足:`a_1=3/2`,且`a_n=(3na_(n-1))/(2a_(n-1)+n-1)(n>=2,ninN^*)`
    (1)求数列`{a_n}`的通项公式

    (2)证明:对于一切正整数`n`,不等式`a_1·a_2·…·a_n<2·n!`

    提示 示范  

   

    3、平面内有`n`条直线,其中没有两条平行,也没有三条或三条以上过同一点.设这`n`条直线将平面分割成的区域数为`f(n)`,探求`f(n)`,并用数学归纳法证明.

    提示 示范  

    实践体验
    在实践中提高能力,在体验中反思感悟,力求独立,力求提高

    1、用数学归纳法证明`1/(1xx2)+1/(3xx4)+…+1/((2n-1)xx2n)=1/(n+1)+1/(n+2)+…+1/(n+n)`
    提示 示范  

   

    2、求下列极限:

    (1)`lim_(n->oo)(2n^2+1)/(3n^2+2n)`

    (2)`lim_(n->oo)(sqrt(n^2+3n)-sqrt(n^2+4n))`

    (3)`lim_(n->oo)(1/n^2+4/n^2+7/n^2+…+(3n-2)/n^2)`

    (4)`lim_(n->oo)(2sin^nalpha+3cos^nalpha)/(sin^nalpha+cos^nalpha)`,`alphain[0,pi/2]`

    提示 示范  

    拓展探究
    1、用数学归纳法证明对于一切大于`1`的自然数`n`,不等式`(1+1/3)(1+1/5)…(1+1/(2n-1))>sqrt(2n+1)/2`成立.

    提示 示范  

 

    基础训练
    参考答案

 
    提高训练
    参考答案

    学习感悟
    1、
理解数学归纳法原则,要注意体会数学归纳法证题两个步骤各自的作用及相互关系.运用数学归纳法证明代数恒等式的关键是:第二步将所要证明的式子转化为与归纳假设的结构相同的形式,然后利用归纳假设,经过恒等变形得到结论;运用数学归纳法证明与正整数有关的不等式时,常常需要运用不等式的性质、方法,如比较法、放缩法、综合法、分析法等.

    2、递推公式在考纲中的要求为:会据公式写出数列的前`n`项,但加上“归纳-猜想-证明”的方法就可以确定数列的通项公式,注意猜出后要先验证,再证明,细心计算是正确猜想的前提,它是“给出数列的前`n`项写出数列的一个通项公式”问题的引申和发展,因此要细心计算,大胆猜想,小心求证,“归纳-猜想-证明是科学发现的基本方法,值得认真研究. 

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