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天天练38 推理与证明
一、选择题
1.要证明+(n∈N*).
11.(2018·长沙二模)在平面几何中有如下结论:正三角形ABC的内切圆面积为S1,外接圆面积为S2,则=.推广到空间可以得到类似结论:已知正四面体P-ABC的内切球体积为V1,外接球体积为V2,则=________.
答案:
解析:由平面图形类比空间图形,由二维类比三维,如图,设正四面体P-ABC的棱长为a,E为等边三角形ABC的中心,O为内切球与外接球的球心,则AE=a,PE=a.设OA=R,OE=r,则r=a-R,又在Rt△AOE中,OA2=OE2+AE2,即R2=2+2,∴R=a,r=a,∴正四面体的外接球和内切球的半径之比是31,故正四面体P-ABC的内切球体积V1与外接球体积V2之比等于127,即=.
三、解答题
12.(2018·安徽合肥测试)给出四个等式:
1=1;
1-4=-(1+2);
1-4+9=1+2+3;
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1-4+9-16=-(1+2+3+4);
……
(1)写出第5,6个等式,并猜测第n(n∈N*)个等式;
(2)用数学归纳法证明你猜测的等式.
解析:(1)第5个等式:1-4+9-16+25=1+2+3+4+5;
第6个等式:1-4+9-16+25-36=-(1+2+3+4+5+6);
猜测第n(n∈N*)个等式为12-22+32-42+…+(-1)n-1n2=(-1)n-1(1+2+3+…+n).
(2)证明:①当n=1时,左边=12=1,右边=(-1)0×=1,
左边=右边,等式成立;
②假设当n=k(k∈N*)时,等式成立,即
12-22+32-42+…+(-1)k-1k2=(-1)k-1,
则当n=k+1时,
12-22+32-42+…+(-1)k-1k2+(-1)k(k+1)2=(-1)k-1·+(-1)k(k+1)2=(-1)k(k+1)=(-1)k,
∴当n=k+1时,等式也成立.
根据①②可知,对于任何n∈N*等式均成立.
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