数学归纳法 - 基础与中等难度练习

📘 数学归纳法 – 基础和中等难度的练习

20 道分级练习:10 道基础题加强基本技能,10 道中等难度题以加深理解、灵活性和代数思维。

🔹 第一部分 – 基础难度练习(10 道)

  1. 用归纳法证明:
    \[ 1+2+3+\dots+n = \frac{n(n+1)}{2} \]
  2. 用归纳法证明:
    \[ 2+4+6+\dots+2n = n(n+1) \]
  3. 用归纳法证明该和:
    \[ 1^2 + 2^2 + 3^2 + \dots + n^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6} \]
  4. 证明对所有 \(n\ge 1\):
    \[ 2^n \ge n+1 \]
  5. 证明对所有 \(n\ge 1\):
    \[ 3^n > n^2 \]
  6. 用归纳法证明:
    \[ n! \ge 2^{n-1} \]
  7. 证明由下述定义的数列:
    \[ a_1 = 1,\qquad a_{n+1} = a_n + 2 \] 满足: \[ a_n = 2n - 1 \]
  8. 证明对所有 n:
    \[ 5^n - 1 \text{ 能被 } 4 \text{ 整除 } \]
  9. 证明对所有 n:
    \[ 7^n - 1 \text{ 能被 } 6 \text{ 整除 } \]
  10. 证明对所有\(n\ge 1\):
    \[ n^3 + 2n \text{ 能被 } 3 \text{ 整除 } \]

🔸 第二部分 – 中等难度练习(10 道)

  1. 证明该和:
    \[ 1\cdot2 + 2\cdot3 + 3\cdot4 + \dots + n(n+1) \] 等于:
    \[ \frac{n(n+1)(n+2)}{3} \]
  2. 用归纳法证明:
    \[ 1^3 + 2^3 + \dots + n^3 = \left(\frac{n(n+1)}{2}\right)^2 \]
  3. 证明对所有 \(n\ge 1\):
    \[ n! \le n^n \]
  4. 证明对所有 \(n\ge 1\):
    \[ 2^{2n} - 1 \text{ 能被 } 3 \text{ 整除 } \]
  5. 证明由下述定义的数列:
    \[ a_1 = 3,\qquad a_{n+1} = 2a_n + 1 \] 满足: \[ a_n = 2^{n+1} - 1 \]
  6. 证明对所有\(n\ge2\):
    \[ \frac{1}{1\cdot2} + \frac{1}{2\cdot3} + \dots + \frac{1}{n(n+1)} = \frac{n}{n+1} \]
  7. 用归纳法证明该乘积:
    \[ (1+2+3+\dots+n)^2 \ge n^3 \] 对所有 \(n\ge1\) 都成立。
  8. 证明不等式:
    \[ 3n + 2 < 2^n \] 对所有 \(n\ge5\)
  9. 证明对所有 \(n\ge 1\):
    \[ F_{n+2}F_n - F_{n+1}^2 = (-1)^n \] 其中 \(F_n\) 是斐波那契数。
  10. 对所有 \(n\ge1\) 证明:
    \[ 1\cdot3\cdot5\cdots(2n-1) = \frac{(2n)!}{2^n n!} \]