设实数 $c>0$,整数 $p>1$,$n \in{\mathbb{N}}^*$.
【难度】
【出处】
2014年高考安徽卷(理)
【标注】
  • 数学竞赛
    >
    数列
    >
    数列不等式
  • 方法
    >
    论述方式
    >
    数学归纳法
    >
    第一数学归纳法
  • 题型
    >
    不等式
    >
    代数不等式的证明
  • 数学竞赛
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    数列
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    数列不等式
  • 方法
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    论述方式
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    数学归纳法
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    第一数学归纳法
  • 题型
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    不等式
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    数列不等式的证明
  1. 证明:当 $x>-1$ 且 $x \ne 0$ 时,$\left(1 +x\right)^p > 1+px$;
    标注
    • 数学竞赛
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      数列
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      数列不等式
    • 方法
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      论述方式
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      数学归纳法
      >
      第一数学归纳法
    • 题型
      >
      不等式
      >
      代数不等式的证明
    答案
    解析
    用数学归纳法证明,对 $p$ 进行归纳.
    当 $p=2$ 时,命题显然成立;
    若命题对 $p=k$($k\geqslant 2$ 且 $k\in\mathbb{N}$)成立,则当 $p=k+1$ 时,有$$(1+x)^{k+1}>(1+kx)(1+x)=1+(k+1)x+kx^2\geqslant 1+(1+k)x,$$于是命题对 $p=k+1$ 也成立,从而原命题得证.
  2. 数列 $\left\{{a_n}\right\}$ 满足 ${a_1}> c^{\frac 1 p }$,${a_{n+1}}= \dfrac{p-1}{p}{a_n}+ \dfrac{c}{p}a_n^{1-p}$,证明:${a_n}>{a_{n+1}}> c^{\frac 1 p }$.
    标注
    • 数学竞赛
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      数列
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      数列不等式
    • 方法
      >
      论述方式
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      数学归纳法
      >
      第一数学归纳法
    • 题型
      >
      不等式
      >
      数列不等式的证明
    答案
    解析
    首先用数学归纳法证明 $a_n>c^{\frac 1p}$($n\in{\mathbb N^*}$),对 $n$ 进行归纳.
    当 $n=1$ 时,命题显然成立;
    假设当 $n=k$($k\in{\mathbb N^*}$)时,有 $a_k>c^{\frac 1p}$,则当 $n=k+1$ 时,由$$\dfrac{a_{k+1}}{a_k}=1+\dfrac 1p\left(\dfrac c{a_k^p}-1\right)$$应用第 $(1)$ 小题的结论得$$\left(\dfrac{a_{k+1}}{a_k}\right)^p>1+p\cdot\dfrac 1p\left(\dfrac c{a_k^p}-1\right) = \dfrac c{a_k^p},$$于是有 $a_{k+1}>c^{\frac 1p}$.
    综上,命题 $a_{n}>c^{\frac 1p}$($n\in{\mathbb N^*}$)得证.
    在 $a_n>c^{\frac 1p}$($n\in{\mathbb N^*}$)的基础上有$$a_{n+1}-a_n=\dfrac{p-1}p a_n +\dfrac cp a_n^{1-p}-a_n=-\dfrac 1p a_n+\dfrac cp a_n^{1-p}=\dfrac 1p a_n \left(\dfrac c{a_n^p}-1\right)<0,$$因此原命题得证.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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