十年高考真题分类汇编(2010-2019) 数学 专题15 推理与证明 (含解析)

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所以xn=xn+1+ln(1+xn+1)>xn+1. 因此0

xnxn+1-4xn+1+2xn= -2xn+1+(xn+1+2)ln(1+xn+1). 记函数f(x)=x-2x+(x+2)ln(1+x)(x≥0),

2x2+x

f'(x)=+ln(1+x)>0(x>0),

x+12

*

函数f(x)在[0,+∞)上单调递增, 所以f(x)≥f(0)=0,

2

因此xn+1-2xn+1+(xn+1+2)ln(1+xn+1)=f(xn+1)≥0,

故2xn+1-xn≤

xnxn+1*

(n∈N). 2

(3)因为xn=xn+1+ln(1+xn+1)≤xn+1+xn+1=2xn+1, 所以xn≥由

12n-1. ?2≥2(x-2)>0,

n

n-1

xnxn+11

≥2xn+1-xn得2xn+1

1

1

1

1

111

所以x?2≥2(x-2)≥…≥2(x-2)=2, nn-11故xn≤综上,

112n-211

n-2

. 1

*

2

n-1≤xn≤n-2(n∈N

2

).

2a,a≤18,*

22.(2015·北京·理T20)已知数列{an}满足:a1∈N,a1≤36,且an+1={nn(n=1,2,…).记集合

2an-36,an>18M={an|n∈N}.

(1)若a1=6,写出集合M的所有元素;

(2)若集合M存在一个元素是3的倍数,证明:M的所有元素都是3的倍数; (3)求集合M的元素个数的最大值. 【解析】(1)6,12,24.

(2)因为集合M存在一个元素是3的倍数,所以不妨设ak是3的倍数. 2a,a≤18,

由an+1={nn可归纳证明对任意n≥k,an是3的倍数.

2an-36,an>18如果k=1,则M的所有元素都是3的倍数.

如果k>1,因为ak=2ak-1或ak=2ak-1-36,所以2ak-1是3的倍数,于是ak-1是3的倍数.类似可得,ak-2,…,a1都是3的倍数,从而对任意n≥1,an是3的倍数,因此M的所有元素都是3的倍数.

*

综上,若集合M存在一个元素是3的倍数,则M的所有元素都是3的倍数. 2a,a≤18,

(3)由a1≤36,an={n-1n-1可归纳证明an≤36(n=2,3,…).

2an-1-36,an-1>182a,a≤18,

因为a1是正整数,a2={11

2a1-36,a1>18,所以a2是2的倍数.

从而当n≥3时,an是4的倍数.

如果a1是3的倍数,由(2)知对所有正整数n,an是3的倍数. 因此当n≥3时,an∈{12,24,36}. 这时M的元素个数不超过5.

如果a1不是3的倍数,由(2)知对所有正整数n,an不是3的倍数. 因此当n≥3时,an∈{4,8,16,20,28,32}. 这时M的元素个数不超过8.

当a1=1时,M={1,2,4,8,16,20,28,32}有8个元素. 综上可知,集合M的元素个数的最大值为8.

23.(2014·重庆·理T22)设a1=1,an+1=√a2n-2an+2+b(n∈N).

*

(1)若b=1,求a2,a3及数列{an}的通项公式;

(2)若b=-1,问:是否存在实数c使得a2n

从而{(an-1)}是首项为0、公差为1的等差数列, 故(an-1)=n-1, 即an=√n-1+1(n∈N).

2

(2)设f(x)=√(x-1)+1-1,

*

2

2

2

2

*

则an+1=f(an).

2

令c=f(c),即c=√(c-1)+1-1,

解得c=4. 下用数学归纳法证明加强命题a2n

1

1

假设n=k时结论成立,即a2kf(a2k+1)>f(1)=a2, 即1>c>a2k+2>a2.

再由f(x)在(-∞,1]上为减函数得c=f(c)

综上,符合条件的c存在,其中一个值为c=4.

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