精英培养计划B方案
因为Sn-1为n-1个圆把平面划分的区域数,当再加上一个圆,即当n个圆过定点P时,这个加上去的圆必与前n-1个圆相交,所以这个圆就被前n-1个圆分成n部分,加在Sn-1上,所以有Sn=Sn-1+n. (2)与(1)一样,同样用观察、归纳、发现的方法来解决.为此,可列出表18.2.
由表18.2容易发现
a1=1, a2-a1=1, a3-a2=2, a4-a3=3, a5-a4=4, ?? an-1-an-2=n-2, an-an-1=n-1.
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n个式子相加
注意 请读者说明an=an-1+(n-1)的正确性.
例3 设a,b,c表示三角形三边的长,它们都是自然数,其中a≤b≤c,如果 b=n(n是自然数),试问这样的三角形有多少个? 分析与解 我们先来研究一些特殊情况:
(1)设b=n=1,这时b=1,因为a≤b≤c,所以a=1,c可取1,2,3,?.若c=1,则得到一个三边都为1的等边三角形;若c≥2,由于a+b=2,那么a+b不大于第三边c,这时不可能由a,b,c构成三角形,可见,当b=n=1时,满足条件的三角形只有一个. (2)设b=n=2,类似地可以列举各种情况如表18.3.
这时满足条件的三角形总数为:1+2=3.
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(3)设b=n=3,类似地可得表18.4.
这时满足条件的三角形总数为:1+2+3=6.
通过上面这些特例不难发现,当b=n时,满足条件的三角形总数为:
这个猜想是正确的.因为当b=n时,a可取n个值(1,2,3,?,n),对应于a的每个值,不妨设a=k(1≤k≤n).由于b≤c<a+b,即n≤c<n+k,所以c可能取的值恰好有k个(n,n+1,n+2,?,n+k-1).所以,当b=n时,满足条件的三角形总数为:
例4 设132333?3n缩写为n!(称作n的阶乘),试化简:1!
31+2!32+3!33+?+n!3n. 分析与解 先观察特殊情况:
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(1)当n=1时,原式=1=(1+1)!-1; (2)当n=2时,原式=5=(2+1)!-1; (3)当n=3时,原式=23=(3+1)!-1; (4)当n=4时,原式=119=(4+1)!-1. 由此做出一般归纳猜想:原式=(n+1)!-1. 下面我们证明这个猜想的正确性.
1+原式=1+(1!31+2!32+3!33+?+n!3n) =1!32+2!32+3!33+?+n!3n =2!+2!32+3!33+?+n!3n =2!33+3!33+?+n!3n =3!+3!33+?+n!3n=? =n!+n!3n=(n+1)!, 所以原式=(n+1)!-1.
例5 设x>0,试比较代数式x3和x2+x+2的值的大小.
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分析与解 本题直接观察,不好做出归纳猜想,因此可设x等于某些特殊值,代入两式中做试验比较,或许能启发我们发现解题思路.为此,设x=0,显然有
x3<x2+x+2.①
设x=10,则有x3=1000,x2+x+2=112,所以
x3>x2+x+2.②
设x=100,则有x3>x2+x+2.
观察、比较①,②两式的条件和结论,可以发现:当x值较小时,x3<x2+x+2;当x值较大时,x3>x2+x+2.
那么自然会想到:当x=?时,x3=x2+x+2呢?如果这个方程得解,则它很可能就是本题得解的“临界点”.为此,设x3=x2+x+2,则
x3-x2-x-2=0, (x3-x2-2x)+(x-2)=0, (x-2)(x2+x+1)=0.
因为x>0,所以x2+x+1>0,所以x-2=0,所以x=2.这样 (1)当x=2时,x3=x2+x+2;
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