人教A版2019 选修二 4.4 数学归纳法

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名称 人教A版2019 选修二 4.4 数学归纳法
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资源类型 试卷
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科目 数学
更新时间 2021-05-24 15:34:57

文档简介

人教A版2019 选修二 4.4 数学归纳法
一、单选题
1.(2020高二下·横峰月考)观察下列式子: , , ,…,则可归纳出 小于(  )
A. B. C. D.
2.(2021高二下·肥东月考)用数学归纳法证明等式 时,从 到 等式左边需增添的项是(  )
A. B.
C. D.
3.用数学归纳法证明“ 能被 整除”的过程中, 时,为了使用假设,应将 变形为(  )
A. B.
C. D.
4.对于不等式 ,某同学用数学归纳法证明的过程如下:
(1)当 时, ,不等式成立.(2)假设当 时,不等式 成立,当 时 .
当 时,不等式成立,则上述证法(  )
A.过程全部正确 B. 验得不正确
C.归纳假设不正确 D.从 到 的推理不正确
5.用数学归纳法证明 ,当 时,等式左边应在 时的基础上加的项是(  )
A. B.
C. D.1
6.(2020高二上·宝山期中)用数学归纳法证明: ( )的过程中,从“ 到 ”左端需增加的代数式为(  )
A. B.
C. D.
7.(2020高二上·上海月考)用数学归纳法证明等式 时,当 时,左边等于(  )
A.1 B. C. D.
8.(2020高三上·松原月考)已知不等式1+ ,1+ ,1+ ,……均成立,照此规律,第五个不等式应为1+ <(  )
A. B. C. D.
9.(2020高二上·长治期中)用数学归纳法证明 时,第一步应验证不等式(  )
A. B.
C. D.
10.(2020高一下·上海期末)用数学归纳法证明:“ ”时,从 到 ,等式的左边需要增乘的代数式是()
A. B. C. D.
11.(2020高一下·上海期末)用数学归纳法证明等式, 时,由 到 时,等式左边应添加的项是(  )
A. B.
C. D.
12.(2020高二下·驻马店期末)用数学归纳法证明: 时,从“ 到 ”等式左边的变化结果是(  )
A.增乘一个因式
B.增乘两个因式 和
C.增乘一个因式
D.增乘 同时除以
二、填空题
13.(2020高二下·横峰月考)观察图中5个图形的相应小圆圈的个数的变化规律,猜想第n个图中有   小圆圈.
14.(2020高二上·上海期末)用数学归纳法证明 能被 整除时,从 到 添加的项数共有   项(填多少项即可).
15.(2020高一下·湖州期末)若数列 满足 , ,则    .
16.(2020高一下·上海期末)已知 ,则    .
三、解答题
17.用数学归纳法证明:
18.观察下列等式:
......
按照以上式子的规律:
(1)写出第5个等式,并猜想第 个等式;
(2)用数学归纳法证明上述所猜想的第 个等式成立.
19.(2021高二下·河南月考)已知数列 的前 项和 ,满足 ,且 .
(1)求 、 、 ;
(2)猜想 的通项公式,并用数学归纳法证明.
20.(2020高三上·浙江月考)已知数列 , ,其中 为等差数列,且满足 , , , .
(1)求数列 , 的通项公式;
(2)设 ,求证: .
21.(2020·新课标Ⅲ·理)设数列{an}满足a1=3, .
(1)计算a2,a3,猜想{an}的通项公式并加以证明;
(2)求数列{2nan}的前n项和Sn.
22.(2021·静安模拟) 个正数排成 行 列方阵,其中每一行从左至右成等差数列,每一列从上至下都是公比为同一个实数 的等比数列.
已知 , , .
(1)设 ,求数列 的通项公式;
(2)设 ,求证: ( );
(3)设 ,请用数学归纳法证明: .
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】由已知式子可知所猜测分式的分母为 ,分子第 个正奇数,即 ,
.
故答案为:C.
【分析】 根据已知中,分析左边式子中的数与右边式了中的数之间的关系,由此可写出结果.
2.【答案】C
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】当 时,左边 ,共 个连续自然数相加,
当 时,左边 ,
所以从 到 ,等式左边需增添的项是 。
故答案为:C.
【分析】利用已知条件结合数学归纳法的证明方法,进而推出从 到 ,等式左边需增添的项。
3.【答案】A
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】解:假设当 时,命题成立,
即 能被3整除,
则当 时,

故答案为:A.
【分析】假设当 时,命题成立,即 能被3整除,再利用已知条件结合数学归纳法的证明方法,进而得出应将 变形为。
4.【答案】D
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】在 时,没有应用 时的假设,即从 到 的推理不正确.
故答案为:D.
【分析】利用已知条件结合数学归纳法的证明方法,进而得出在 时,没有应用 时的假设,即从 到 的推理不正确。
5.【答案】C
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】等号左边加的项是
,
,
故答案为:C
【分析】利用数学归纳法证明步骤结合已知条件,得出等式左边应在 时的基础上加的项。
6.【答案】D
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】当 时,左端为 ,当 时,左端为 ,故增加的代数式为 .
故答案为:D.
【分析】分别写出 时和 时的表达式,由此判断出增加的代数式.
7.【答案】C
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】用数学归纳法证明: ,
在验证 时,
令 代入左边的代数式,得到左边 .
故答案为:C
【分析】根据题意,将 直接代入,即可求出结果。
8.【答案】C
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】前三个不等式右边依次是 ,可归纳为:第 个为 .因此第4个应为 ,第5个应为 ,
故答案为:C.
【分析】从不等式右边的分数的分子和分母综合考虑归纳出结论.
9.【答案】C
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】因为用数学归纳法证明 ,
所以第一步先验证,当 时,
不等式 是否成立.
故答案为:C
【分析】由数学归纳法的步骤结合题意即可求出n的值。
10.【答案】D
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】当 时,左边 ,
当 时,左边 ,
所以由 到 时,等式左边应该增乘的代数式是
.
故答案为:D
【分析】根据条件分别求出 和 时左边的式子,从而可求得由 到 时需要增乘的代数式.
11.【答案】C
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】因为要证明等式的左边是连续正整数,所以当由 到 时,等式左边增加了 ,
故答案为:C.
【分析】利用已知条件结合数学归纳法的证明过程,得出由 到 时,等式左边应添加的项。
12.【答案】C
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】当 时,则有 ;
当 时,则有 .
,故从“ 到 ”等式左边的变化结果是:增乘一个因式 .
故答案为:C.
【分析】根据题意得出当 和 时等式的左边,比较之后可得出结论.
13.【答案】n2-n+1
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】观察图中5个图形小圆圈的个数分别为1,1×2+1,2×3+1,3×4+1,4×5+1,…,故第n个图中小圆圈的个数为(n-1)·n+1=n2-n+1.
故答案为:n2-n+1
【分析】仔细观察每个图形中圆圈的个数与对应顺序之间的关系,从而归纳出第n个图形中小圆圈的个数。
14.【答案】5
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】当 时,原式为: ,
当 时,原式为 ,
比较后可知多了 ,共5项.
故答案为:5
【分析】结合题意由数学归纳法的步骤即可得出当 时比当 时多了5项。
15.【答案】
【知识点】数列的递推公式;运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】解:∵ , ,
∴ ,
∴ ,解得 ,或 (舍去),
∴ ,解得 ,或 (舍去),
依次代入有, , ,……,
∴猜想 ,
下面用数学归纳法证明
当 时,显然成立;
假设当 时,令 ,
则当 时,
由 得, ,
∴ ,
即 ,
∴ ,或 (舍去),即假设成立.
∴ , ,即 .
故答案为: .
【分析】先根据递推公式求出前几项,然后得出猜想,再用数学归纳法证明即可.
16.【答案】
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】 ,
故答案为
【分析】根据题意 共有 项且各项的分母从 变到 ,故得到 的代数式,再用 表示
17.【答案】证明:①当 时,左边 ,右边 ,左边 右边
②假设 时等式成立,

那么当 时,
可得 ,
即等式成立.
综合①②可得等式成立
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【分析】利用已知条件结合数学归纳法的证明步骤,进而证出

18.【答案】(1)解:第5个等式为 .第 个等式为 ,
(2)证明:①当 时,等式左边 ,等式右边 ,所以等式成立.
②假设 时,命题成立,即 ,
则当 时,

即 时等式成立.
根据①和②,可知对任意 等式都成立
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【分析】(1)利用已知条件找出规律,进而写出第5个等式,并猜想第 个等式 。
(2)利用已知条件结合数学归纳法的证明步骤,进而证明出所猜想的第 个等式成立。
19.【答案】(1)解:对任意的 , ,且 .
当 时, ,整理得 ,且 ,所以 ;
当 时, ,整理得 ,且 ,所以 ;
当 时, ,整理得 ,且 ,所以
(2)解:由(1)猜想 , ,
下面用数学归纳法加以证明:
①当 时,由(1)知 成立;
②假设当 时, 成立.
当 时, ,
所以 ,且 ,
所以 ,即当 时猜想也成立.
综上可知,猜想对一切 都成立.
【知识点】数列的递推公式;数学归纳法的原理
【解析】【分析】(1)利用已知条件结合 与 的关系式,进而求出 、 、 的值。
(2)利用(1)中的前三项找出规律,进而猜想出数列的通项公式,再利用数学归纳法证明猜想。
20.【答案】(1)解:当 ,时, ,
已知 , ,解得 ,公差 , .
因此 ,

累加得 ;
(2)解:法一:
,
.
法二:因为 时, ,成立, 时, 成立.
下面用数学归纳法证明 时不等式 成立.
①当 时, 成立.
②假设 时, 成立,
那么 时, .
要证 成立,
只要证 成立,
只要证 ,
只要证 ,显然成立,
所以,当 时,不等式 成立.
根据(1)(2)不等式对任意 , 成立.
所以对任意 ,不等式 成立.
【知识点】有理数指数幂的运算性质;数列的递推公式;运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【分析】(1)由已知易得 ,将已知递推关系 ,利用累加法得到 ;(2)法一:利用指数的运算法则化简,并裂项得到 ,相加消项求和后,利用不等式的基本性质即可证得;法二:验证 时结论成立, 时,利用数学归纳法证明即可.
21.【答案】(1)解:由题意可得 , ,
由数列 的前三项可猜想数列 是以3为首项,2为公差的等差数列,即 ,
证明如下:
当 时, 成立;
假设 时, 成立.
那么 时, 也成立.
则对任意的 ,都有 成立
(2)解:由(1)可知,
,①
,②
由①②得:

即 .
【知识点】数列的求和;数列的递推公式;数学归纳法的原理
【解析】【分析】(1)利用递推公式得出 ,猜想得出 的通项公式,利用数学归纳法证明即可;(2)由错位相减法求解即可.
22.【答案】(1)解:由题意,数列 是等差数列,设首项为 ,公差为 ,
由 , 得
解得 , .
故数列 的通项公式为 .
(2)解:由(1)可得 ,再由已知 ,得
,解得 ,由题意舍去 .
.
由指数函数的性质,有 ( ).
(3)解:(i)当 时, ,等式成立.
(ii)假设当 时等式成立,即,
当 时,

等式成立.
根据(i)和(ii)可以断定, 对任何的 都成立.
【知识点】数列的函数特性;等比数列的通项公式;数学归纳法的原理
【解析】【分析】 (1)由题意,数列{bn}是等差数列,根据等差数列的通项公式可得关于首项和公差的方程组,解得即可;
(2)根据等比数列的求和公式和数列的函数性质即可求出;
(3)利用数学归纳法即可证明.
1 / 1人教A版2019 选修二 4.4 数学归纳法
一、单选题
1.(2020高二下·横峰月考)观察下列式子: , , ,…,则可归纳出 小于(  )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】由已知式子可知所猜测分式的分母为 ,分子第 个正奇数,即 ,
.
故答案为:C.
【分析】 根据已知中,分析左边式子中的数与右边式了中的数之间的关系,由此可写出结果.
2.(2021高二下·肥东月考)用数学归纳法证明等式 时,从 到 等式左边需增添的项是(  )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】当 时,左边 ,共 个连续自然数相加,
当 时,左边 ,
所以从 到 ,等式左边需增添的项是 。
故答案为:C.
【分析】利用已知条件结合数学归纳法的证明方法,进而推出从 到 ,等式左边需增添的项。
3.用数学归纳法证明“ 能被 整除”的过程中, 时,为了使用假设,应将 变形为(  )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】解:假设当 时,命题成立,
即 能被3整除,
则当 时,

故答案为:A.
【分析】假设当 时,命题成立,即 能被3整除,再利用已知条件结合数学归纳法的证明方法,进而得出应将 变形为。
4.对于不等式 ,某同学用数学归纳法证明的过程如下:
(1)当 时, ,不等式成立.(2)假设当 时,不等式 成立,当 时 .
当 时,不等式成立,则上述证法(  )
A.过程全部正确 B. 验得不正确
C.归纳假设不正确 D.从 到 的推理不正确
【答案】D
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】在 时,没有应用 时的假设,即从 到 的推理不正确.
故答案为:D.
【分析】利用已知条件结合数学归纳法的证明方法,进而得出在 时,没有应用 时的假设,即从 到 的推理不正确。
5.用数学归纳法证明 ,当 时,等式左边应在 时的基础上加的项是(  )
A. B.
C. D.1
【答案】C
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】等号左边加的项是
,
,
故答案为:C
【分析】利用数学归纳法证明步骤结合已知条件,得出等式左边应在 时的基础上加的项。
6.(2020高二上·宝山期中)用数学归纳法证明: ( )的过程中,从“ 到 ”左端需增加的代数式为(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】当 时,左端为 ,当 时,左端为 ,故增加的代数式为 .
故答案为:D.
【分析】分别写出 时和 时的表达式,由此判断出增加的代数式.
7.(2020高二上·上海月考)用数学归纳法证明等式 时,当 时,左边等于(  )
A.1 B. C. D.
【答案】C
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】用数学归纳法证明: ,
在验证 时,
令 代入左边的代数式,得到左边 .
故答案为:C
【分析】根据题意,将 直接代入,即可求出结果。
8.(2020高三上·松原月考)已知不等式1+ ,1+ ,1+ ,……均成立,照此规律,第五个不等式应为1+ <(  )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】前三个不等式右边依次是 ,可归纳为:第 个为 .因此第4个应为 ,第5个应为 ,
故答案为:C.
【分析】从不等式右边的分数的分子和分母综合考虑归纳出结论.
9.(2020高二上·长治期中)用数学归纳法证明 时,第一步应验证不等式(  )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】因为用数学归纳法证明 ,
所以第一步先验证,当 时,
不等式 是否成立.
故答案为:C
【分析】由数学归纳法的步骤结合题意即可求出n的值。
10.(2020高一下·上海期末)用数学归纳法证明:“ ”时,从 到 ,等式的左边需要增乘的代数式是()
A. B. C. D.
【答案】D
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】当 时,左边 ,
当 时,左边 ,
所以由 到 时,等式左边应该增乘的代数式是
.
故答案为:D
【分析】根据条件分别求出 和 时左边的式子,从而可求得由 到 时需要增乘的代数式.
11.(2020高一下·上海期末)用数学归纳法证明等式, 时,由 到 时,等式左边应添加的项是(  )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】因为要证明等式的左边是连续正整数,所以当由 到 时,等式左边增加了 ,
故答案为:C.
【分析】利用已知条件结合数学归纳法的证明过程,得出由 到 时,等式左边应添加的项。
12.(2020高二下·驻马店期末)用数学归纳法证明: 时,从“ 到 ”等式左边的变化结果是(  )
A.增乘一个因式
B.增乘两个因式 和
C.增乘一个因式
D.增乘 同时除以
【答案】C
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】当 时,则有 ;
当 时,则有 .
,故从“ 到 ”等式左边的变化结果是:增乘一个因式 .
故答案为:C.
【分析】根据题意得出当 和 时等式的左边,比较之后可得出结论.
二、填空题
13.(2020高二下·横峰月考)观察图中5个图形的相应小圆圈的个数的变化规律,猜想第n个图中有   小圆圈.
【答案】n2-n+1
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】观察图中5个图形小圆圈的个数分别为1,1×2+1,2×3+1,3×4+1,4×5+1,…,故第n个图中小圆圈的个数为(n-1)·n+1=n2-n+1.
故答案为:n2-n+1
【分析】仔细观察每个图形中圆圈的个数与对应顺序之间的关系,从而归纳出第n个图形中小圆圈的个数。
14.(2020高二上·上海期末)用数学归纳法证明 能被 整除时,从 到 添加的项数共有   项(填多少项即可).
【答案】5
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】当 时,原式为: ,
当 时,原式为 ,
比较后可知多了 ,共5项.
故答案为:5
【分析】结合题意由数学归纳法的步骤即可得出当 时比当 时多了5项。
15.(2020高一下·湖州期末)若数列 满足 , ,则    .
【答案】
【知识点】数列的递推公式;运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【解答】解:∵ , ,
∴ ,
∴ ,解得 ,或 (舍去),
∴ ,解得 ,或 (舍去),
依次代入有, , ,……,
∴猜想 ,
下面用数学归纳法证明
当 时,显然成立;
假设当 时,令 ,
则当 时,
由 得, ,
∴ ,
即 ,
∴ ,或 (舍去),即假设成立.
∴ , ,即 .
故答案为: .
【分析】先根据递推公式求出前几项,然后得出猜想,再用数学归纳法证明即可.
16.(2020高一下·上海期末)已知 ,则    .
【答案】
【知识点】数学归纳法的原理
【解析】【解答】 ,
故答案为
【分析】根据题意 共有 项且各项的分母从 变到 ,故得到 的代数式,再用 表示
三、解答题
17.用数学归纳法证明:
【答案】证明:①当 时,左边 ,右边 ,左边 右边
②假设 时等式成立,

那么当 时,
可得 ,
即等式成立.
综合①②可得等式成立
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【分析】利用已知条件结合数学归纳法的证明步骤,进而证出

18.观察下列等式:
......
按照以上式子的规律:
(1)写出第5个等式,并猜想第 个等式;
(2)用数学归纳法证明上述所猜想的第 个等式成立.
【答案】(1)解:第5个等式为 .第 个等式为 ,
(2)证明:①当 时,等式左边 ,等式右边 ,所以等式成立.
②假设 时,命题成立,即 ,
则当 时,

即 时等式成立.
根据①和②,可知对任意 等式都成立
【知识点】运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【分析】(1)利用已知条件找出规律,进而写出第5个等式,并猜想第 个等式 。
(2)利用已知条件结合数学归纳法的证明步骤,进而证明出所猜想的第 个等式成立。
19.(2021高二下·河南月考)已知数列 的前 项和 ,满足 ,且 .
(1)求 、 、 ;
(2)猜想 的通项公式,并用数学归纳法证明.
【答案】(1)解:对任意的 , ,且 .
当 时, ,整理得 ,且 ,所以 ;
当 时, ,整理得 ,且 ,所以 ;
当 时, ,整理得 ,且 ,所以
(2)解:由(1)猜想 , ,
下面用数学归纳法加以证明:
①当 时,由(1)知 成立;
②假设当 时, 成立.
当 时, ,
所以 ,且 ,
所以 ,即当 时猜想也成立.
综上可知,猜想对一切 都成立.
【知识点】数列的递推公式;数学归纳法的原理
【解析】【分析】(1)利用已知条件结合 与 的关系式,进而求出 、 、 的值。
(2)利用(1)中的前三项找出规律,进而猜想出数列的通项公式,再利用数学归纳法证明猜想。
20.(2020高三上·浙江月考)已知数列 , ,其中 为等差数列,且满足 , , , .
(1)求数列 , 的通项公式;
(2)设 ,求证: .
【答案】(1)解:当 ,时, ,
已知 , ,解得 ,公差 , .
因此 ,

累加得 ;
(2)解:法一:
,
.
法二:因为 时, ,成立, 时, 成立.
下面用数学归纳法证明 时不等式 成立.
①当 时, 成立.
②假设 时, 成立,
那么 时, .
要证 成立,
只要证 成立,
只要证 ,
只要证 ,显然成立,
所以,当 时,不等式 成立.
根据(1)(2)不等式对任意 , 成立.
所以对任意 ,不等式 成立.
【知识点】有理数指数幂的运算性质;数列的递推公式;运用数学归纳法证明简单命题
【解析】【分析】(1)由已知易得 ,将已知递推关系 ,利用累加法得到 ;(2)法一:利用指数的运算法则化简,并裂项得到 ,相加消项求和后,利用不等式的基本性质即可证得;法二:验证 时结论成立, 时,利用数学归纳法证明即可.
21.(2020·新课标Ⅲ·理)设数列{an}满足a1=3, .
(1)计算a2,a3,猜想{an}的通项公式并加以证明;
(2)求数列{2nan}的前n项和Sn.
【答案】(1)解:由题意可得 , ,
由数列 的前三项可猜想数列 是以3为首项,2为公差的等差数列,即 ,
证明如下:
当 时, 成立;
假设 时, 成立.
那么 时, 也成立.
则对任意的 ,都有 成立
(2)解:由(1)可知,
,①
,②
由①②得:

即 .
【知识点】数列的求和;数列的递推公式;数学归纳法的原理
【解析】【分析】(1)利用递推公式得出 ,猜想得出 的通项公式,利用数学归纳法证明即可;(2)由错位相减法求解即可.
22.(2021·静安模拟) 个正数排成 行 列方阵,其中每一行从左至右成等差数列,每一列从上至下都是公比为同一个实数 的等比数列.
已知 , , .
(1)设 ,求数列 的通项公式;
(2)设 ,求证: ( );
(3)设 ,请用数学归纳法证明: .
【答案】(1)解:由题意,数列 是等差数列,设首项为 ,公差为 ,
由 , 得
解得 , .
故数列 的通项公式为 .
(2)解:由(1)可得 ,再由已知 ,得
,解得 ,由题意舍去 .
.
由指数函数的性质,有 ( ).
(3)解:(i)当 时, ,等式成立.
(ii)假设当 时等式成立,即,
当 时,

等式成立.
根据(i)和(ii)可以断定, 对任何的 都成立.
【知识点】数列的函数特性;等比数列的通项公式;数学归纳法的原理
【解析】【分析】 (1)由题意,数列{bn}是等差数列,根据等差数列的通项公式可得关于首项和公差的方程组,解得即可;
(2)根据等比数列的求和公式和数列的函数性质即可求出;
(3)利用数学归纳法即可证明.
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