题目
3.设实数a∈(0,1).数列(x_{n)}满足x_(0)=1,且对任意正整数n,均有x_(n)=(1)/(x_(n-1))+a.证明:对任意正整数n,有x_(n)>1.
3.设实数a∈(0,1).数列{x_{n}}满足x_{0}=1,且对任意正整数n,均有$x_{n}=\frac{1}{x_{n-1}}+a$.证明:对任意正整数n,有$x_{n}>1$.
题目解答
答案
**证明:**
1. **基础情况:**
当 $ n=1 $ 时,$ x_1 = \frac{1}{x_0} + a = 1 + a > 1 $(因为 $ a \in (0,1) $),成立。
2. **归纳假设:**
假设 $ x_k > 1 $ 对于某个正整数 $ k $ 成立。
3. **归纳步骤:**
考虑 $ x_{k+1} = \frac{1}{x_k} + a $。由归纳假设 $ x_k > 1 $,得 $ \frac{1}{x_k} \in (0,1) $。
因此,$ x_{k+1} = \frac{1}{x_k} + a \in (a, 1+a) $,而 $ 1+a > 1 $,故 $ x_{k+1} > 1 $。
由数学归纳法,对任意正整数 $ n $,有 $ x_n > 1 $。
\[
\boxed{x_n > 1}
\]
解析
本题考查数学归纳法的应用,解题思路是通过数学归纳法分两步来证明对任意正整数$n$,都有$x_{n}>1$。数学归纳法的一般步骤为:先验证基础情况($n = 1$时命题成立),然后假设当$n = k$($k$为某一正整数)时命题成立,在此基础上证明当$n = k + 1$时命题也成立。
1. 基础情况($n = 1$时)
已知$x_{0}=1$,根据数列的递推公式$x_{n}=\frac{1}{x_{n - 1}}+a$,当$n = 1$时,$x_{1}=\frac{1}{x_{0}}+a$。
将$x_{0}=1$代入上式可得:$x_{1}=\frac{1}{1}+a=1 + a$。
因为$a\in(0,1)$,所以$1 + a>1$,即当$n = 1$时,$x_{n}>1$成立。
2. 归纳假设
假设当$n = k$($k$为某一正整数)时,$x_{k}>1$成立。
3. 归纳步骤(证明$n = k + 1$时成立)
当$n = k + 1$时,根据递推公式$x_{n}=\frac{1}{x_{n - 1}}+a$,可得$x_{k + 1}=\frac{1}{x_{k}}+a$。
由归纳假设$x_{k}>1$,根据反比例函数的性质,当$x>1$时,$0<\frac{1}{x}<1$,所以$\frac{1}{x_{k}}\in(0,1)$。
因为$a\in(0,1)$,那么$x_{k + 1}=\frac{1}{x_{k}}+a$,两个正数相加,$x_{k + 1}$的取值范围是$x_{k + 1}\in(a,1 + a)$。
又因为$a\in(0,1)$,所以$1 + a>1$,从而可得$x_{k + 1}>1$。
由数学归纳法可知,对于任意正整数$n$,都有$x_{n}>1$。