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達標檢測
時間:120分鐘 滿分:150分
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選項中,只有一項是符合題目要求的)
1.用數(shù)學歸納法證明“對任意x>0和正整數(shù)n,都有xn+xn-2+xn-4+…+++≥n+1”時,需要驗證的使命題成立的最小正整數(shù)值n0應為( )
A.n0=1 B.n0=2
C.n0=1,2 D.以上答案均不正確
解析:當n0=1時,x+≥2成立,故選A.
答案:A
2.從一樓到二樓的樓梯共有n級臺階,每步只能跨上1級或2級,走完這n級臺階共有f(n)種走法,則下
2、面的猜想正確的是( )
A.f(n)=f(n-1)+f(n-2)(n≥3)
B.f(n)=2f(n-1)(n≥2)
C.f(n)=2f(n-1)-1(n≥2)
D. f(n)=f(n-1) f(n-2)(n≥3)
解析:分別取n=1,2,3,4驗證,得f(n)=
答案:A
3.設凸n邊形有f(n)條對角線,則凸n+1邊形的對角形的條數(shù)f(n+1)為( )
A.f(n)+n+1 B.f(n)+n
C.f(n)+n-1 D.f(n)+n-2
解析:凸n+1邊形的對角線的條數(shù)等于凸n邊形的對角線的條數(shù),加上多的那個點向其他點引的對角線的條數(shù)(n-2)條,再加上原來有一邊成
3、為對角線,共有f(n)+n-1條對角線,故選C.
答案:C
4.用數(shù)學歸納法證明“n3+(n+1)3+(n+2)3,n∈N+能被9整除”,利用歸納假設證n=k+1,只需展開( )
A.(k+3)3 B.(k+2)3
C.(k+1)3 D.(k+1)3+(k+2)3
解析:n=k時,式子為k3+(k+1)3+(k+2)3,
n=k+1時,式子為(k+1)3+(k+2)3+(k+3)3,
故只需展開(k+3)3.
答案:A
5.下列說法中正確的是( )
A.若一個命題當n=1,2時為真,則此命題為真命題
B.若一個命題當n=k時成立且推得n=k+1時也成立,則這個命題
4、為真命題
C.若一個命題當n=1,2時為真,則當n=3時這個命題也為真
D.若一個命題當n=1時為真,n=k時為真能推得n=k+1時亦為真,則此命題為真命題
解析:由完全歸納法可知,只有當n的初始取值成立且由n=k成立能推得n=k+1時也成立時,才可以證明結(jié)論正確,二者缺一不可.A,B,C項均不全面.
答案:D
6.平面內(nèi)原有k條直線,它們的交點個數(shù)記為f(k),則增加一條直線l后,它們的交點個數(shù)最多為( )
A.f(k)+1 B.f(k)+k
C.f(k)+k+1 D.k·f(k)
解析:第k+1條直線與前k條直線都相交且有不同交點時,交點個數(shù)最多,此時應比原
5、先增加k個交點.
答案:B
7.用數(shù)學歸納法證明34n+1+52n+1(n∈N+)能被8整除時,若n=k時,命題成立,欲證當n=k+1時命題成立,對于34(k+1)+1+52(k+1)+1可變形為( )
A.56×34k+1+25(34k+1+52k+1)
B.34×34k+1+52×52k
C.34k+1+52k+1
D.25(34k+1+52k+1)
解析:由34(k+1)+1+52(k+1)+1=81×34k+1+25×52k+1+25×34k+1-25×34k+1
=56×34k+1+25
6、(34k+1+52k+1).
答案:A
8.數(shù)列{an}的前n項和Sn=n2·an(n≥2),而a1=1通過計算a2,a3,a4,猜想an等于( )
A. B.
C. D.
解析:由a2=S2-S1=4a2-1得a2==
由a3=S3-S2=9a3-4a2得a3=a2==.
由a4=S4-S3=16a4-9a3得a4=a3==,猜想an=.
答案:B
9.用數(shù)學歸納法證明(n+1)(n+2)…(n+n)=2n×1×3×…×(2n-1)(n∈N+)時,從k到k+1,左邊需要增加的代數(shù)式為( )
A.2k+1 B.2(
7、2k+1)
C. D.
解析:當n=k時左邊的最后一項是2k,n=k+1時左邊的最后一項是2k+2,
而左邊各項都是連續(xù)的,所以n=k+1時比n=k時左邊少了(k+1),而多了
(2k+1)·(2k+2).因此增加的代數(shù)式是=2(2k+1).
答案:B
10.把正整數(shù)按如圖所示的規(guī)律排序,則從2 018到2 020的箭頭方向依次為( )
A.↓→ B.→↓
C.↑→ D.→↑
解析:由2 018=4×504+2,而an=4n是每一個下邊不封閉的正方形左上頂點的數(shù),故應選D.
答案:D
11.用數(shù)學歸納法證明1+2+3+…+n2=,則當n=k
8、+1時左端應
在n=k的基礎上加上( )
A.k2
B.(k+1)2
C.
D.(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)2
解析:∵當n=k時,左端=1+2+3+…+k2,
當n=k+1時,左端=1+2+3+…+k2+(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)2.
故當n=k+1時,左端應在n=k的基礎上加上(k2+1)+(k2+2)+…+(k+1)2,故應選D.
答案:D
12.若k棱柱有f(k)個對角面,則k+1棱柱的對角面的個數(shù)為( )
A.2f(k) B.f(k)+k-1
C.f(k)+k D.f(k)+2
解析:如圖所示是k+1棱柱的一個橫截面,顯
9、然從k棱柱到k+1棱柱,增加了從Ak+1發(fā)出的對角線k-2條,即相應對角面k-2個,以及A1Ak棱變?yōu)閷蔷€(變?yōu)橄鄳膶敲?.故
f(k+1)=f(k)+(k-2)+1=f(k)+k-1.
答案:B
二、填空題(本大題共4小題,每小題4分,共16分,把答案填在題中的橫線上)
13.已知n為正偶數(shù),用數(shù)學歸納法證明1-+-+…+=2時,若已假設n=k(k≥2為偶數(shù))時命題為真,則還需要用歸納假設再證n=________時等式成立.
解析:∵n=k為偶數(shù),∴下一個偶數(shù)為n=k+2.
答案:k+2
14.在數(shù)列{an}中,a1=1,且Sn,Sn+1,2S1成等差數(shù)列,則S2,S
10、3,S4分別為________,猜想Sn=________.
解析:S1=1,2Sn+1=Sn+2S1.
當n=1時,2S2=S1+2=3,S2=;
當n=2時,2S3=S2+2,S3=;
當n=3時,2S4=S3+2,S4=.
猜想Sn=.
答案:、、
15.設f(n)=…,用數(shù)學歸納法證明f(n)≥3.在“假設n=k時成立”后,f(k+1)與f(k)的關系是f(k+1)=f(k)·________.
解析:當n=k時,
f(k)=…;
當n=k+1時,f(k+1)
=…,
所以應乘·.
答案:·
16. 有以下四個命題:
(1)
11、2n>2n+1(n≥3).
(2)2+4+6+…+2n=n2+n+2(n≥1).
(3)凸n邊形內(nèi)角和為f(n)=(n-1)π(n≥3).
(4)凸n邊形對角線條數(shù)f(n)=(n≥4).
其中滿足“假設n=k(k∈N+,k≥n0)時命題成立,則當n=k+1時命題也成立.”但不滿足“當n=n0(n0是題中給定的n的初始值)時命題成立”的命題序號是________.
解析:當n取第一個值時經(jīng)驗證(2),(3),(4)均不成立,(1)不符合題意,對于(4)假設n=k(k∈N+,k≥n0)時命題成立,則當n=k+1時命題不成立.所以(2)(3)正確.
答案:(2)(3)
三、解答題
12、(本大題共有6小題,共74分,解答應寫出文字說明、證明過程或演算步驟)
17.(12分)用數(shù)學歸納法證明對于整數(shù)n≥0,An=11n+2+122n+1能被133整除.
證明:(1)當n=0時,A0=112+12=133能被133整除.
(2)假設n=k時,Ak=11k+2+122k+1能被133整除.
當n=k+1時,
Ak+1=11k+3+122k+3=11·11k+2+122·122k+1
=11·11k+2+11·122k+1+(122-11)·122k+1.
=11·(11k+2+122k+1)+133·
13、;122k+1.
∴n=k+1時,命題也成立.
根據(jù)(1)(2),對于任意整數(shù)n≥0,命題都成立.
18.(12分)設{xn}是由x1=2,xn+1=+(n∈N+)定義的數(shù)列,求證:xn<+.
證明:(1)當n=1時,x1=2<+1,不等式成立.
(2)假設當n=k(k≥1)時,不等式成立,即xk<+,那么,當n=k+1時,xk+1=+.
由歸納假設,xk<+,則<+,
>.∵xk>,∴<.
∴xk+1=+<++=+≤+.
即xk+1<+.
∴當n=k+1時,不等式xn<+成立.
綜上,得xn<+(n
14、∈N+).
19.(12分)證明:tan α·tan 2α+tan 2α·tan 3α+…+tan(n-1)α·tan nα=
-n(n≥2,n∈N+).
證明:(1)當n=2時,左邊=tan α·tan 2α,
右邊=-2=·-2
=-2
===tan α·tan 2α=左邊,等式成立.
(2)假設當n=k(k≥2,k∈N+)時等式成立,即
tan α·tan 2α+tan 2α·tan 3α+…+tan(k-1)α·tan kα=-k.
當n=k+1時,
tan α·ta
15、n 2α+tan 2α·tan 3α+…+tan(k-1)α·tan kα+tan kα·tan(k+1)α
=-k+tan kα·tan(k+1)α
=-k
=[1+tan(k+1)α·tan α]-k
=[tan(k+1)α-tan α]-k
=-(k+1),
所以當n=k+1時,等式也成立.
由(1)和(2)知,當n≥2,n∈N+時等式恒成立.
20.(12分)數(shù)列{an}滿足Sn=2n-an(n∈N+).
(1)計算a1,a2,a3,a4,并由此猜想通項公式an;
(2)用數(shù)學歸納法證明(1)中的猜想.
解析:(1
16、)當n=1時,a1=S1=2-a1,∴a1=1.
當n=2時,a1+a2=S2=2×2-a2,∴a2=.
當n=3時,a1+a2+a3=S3=2×3-a3,∴a3=.
當n=4時,a1+a2+a3+a4=S4=2×4-a4,
∴a4=.
由此猜想an=(n∈N+).
(2)證明:當n=1時,a1=1,結(jié)論成立.
假設n=k(k≥1且k∈N*)時,結(jié)論成立,即ak=,
那么n=k+1(k≥1且k∈N+)時,
ak+1=Sk+1-Sk=2(k+1)-ak+1-2k+ak=2+ak-ak+1.
∴2ak+1=2+ak,∴ak+1===.
這表明n=
17、k+1時,結(jié)論成立,
所以an=(n∈N+).
21.(13分)在平面內(nèi)有n條直線,每兩條直線都相交,任何三條直線不共點,求證:這n條直線分平面為個部分.
證明:(1)當n=1時,一條直線把平面分成兩部分,而f(1)==2,所以命題成立.
(2)假設當n=k(k≥1)時命題成立,即k條直線把平面分成f(k)=個部分.
則當n=k+1時,即增加一條直線l,因為任何兩條直線都相交,所以l與k條直線都相交,有k個交點;又因為任何三條直線不共點,所以這k個交點不同于k條直線的交點,且k個交點也互不相同,如此k個交點把直線l分成k+1段,每一段把它所在的平面區(qū)域分為兩部分,故新增加了k+1個平
18、面部分.
所以f(k+1)=f(k)+k+1=+k+1==.
所以當n=k+1時命題也成立.
由(1)(2)可知當n∈N+時,命題成立,
即平面上通過同一點的n條直線分平面為個部分.
22.(13分)設x1>0,x1≠1,且xn+1=,n∈N+.用數(shù)學歸納法證明:如果0<x1<1,則xn<xn+1.
證明:用數(shù)學歸納法證明:
如果0<x1<1,則0<xn<1.
(1)n=1時,x2=,
因為0<x1<1,所以(x1-1)3<0.
則有x+3x1<3x+1,
故x2==<1.
故n=1時命題成立.
(2)當n=k(k≥1)時命題成立,
即0<xk<1,(xk-1)3<0.
也有x+3xk<3x+1,即<1.
故xk+1==<1.
且xk+1>0.
由(1)、(2)知n∈N+時命題都成立.
xn-xn+1=xn-
=
=<0,于是xn<xn+1.
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