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已知f(n)=1+123+133+143+…+1n3,g(n)=32-12n2,n∈N*.(1)当n=1,2,3时,试比较f(n)与g(n)的大小关系;(2)猜想f(n)与g(n)的大小关系,并给出证明.
题目详情
已知f(n)=1+
+
+
+…+
,g(n)=
-
,n∈N*.
(1)当n=1,2,3时,试比较f(n)与g(n)的大小关系;
(2)猜想f(n)与g(n)的大小关系,并给出证明.
1 |
23 |
1 |
33 |
1 |
43 |
1 |
n3 |
3 |
2 |
1 |
2n2 |
(1)当n=1,2,3时,试比较f(n)与g(n)的大小关系;
(2)猜想f(n)与g(n)的大小关系,并给出证明.
▼优质解答
答案和解析
(1)当n=1时,f(1)=1,g(1)=1,所以f(1)=g(1);
当n=2时,f(2)=
,g(2)=
,
所以f(2)<g(2);
当n=3时,f(3)=
,g(3)=
,
所以f(3)<g(3).
(2)由(1),猜想f(n)≤g(n),下面用数学归纳法给出证明:
①当n=1,2,3时,不等式显然成立.
②假设当n=k(k≥3)时不等式成立,
即1+
+
+
+
<
−
,
那么,当n=k+1时,f(k+1)=f(k)+
<
−
+
,
因为
−(
−
)=
−
=
<0,
所以f(k+1)<
−
=g(k+1).
由①、②可知,对一切n∈N*,都有f(n)≤g(n)成立.
当n=2时,f(2)=
9 |
8 |
11 |
8 |
所以f(2)<g(2);
当n=3时,f(3)=
251 |
216 |
312 |
216 |
所以f(3)<g(3).
(2)由(1),猜想f(n)≤g(n),下面用数学归纳法给出证明:
①当n=1,2,3时,不等式显然成立.
②假设当n=k(k≥3)时不等式成立,
即1+
1 |
23 |
1 |
33 |
1 |
43 |
1 |
k3 |
3 |
2 |
1 |
2k2 |
那么,当n=k+1时,f(k+1)=f(k)+
1 |
(k+1)3 |
3 |
2 |
1 |
2k2 |
1 |
(k+1)3 |
因为
1 |
2(k+1)2 |
1 |
2k2 |
1 |
(k+1)3 |
k+3 |
2(k+1)3 |
1 |
2k2 |
−3k−1 |
2(k+1)3k2 |
所以f(k+1)<
3 |
2 |
1 |
2(k+1)2 |
由①、②可知,对一切n∈N*,都有f(n)≤g(n)成立.
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