回復 10# 阿光 的帖子
證明2.
請分別利用數學歸納法(9%)與算幾不等式(5%)
證明:設\(n\)為大於1的正整數,不等式\(2^n>1+n \sqrt{2^{n-1}}\)
[解答]
算幾不等式
注意 \( 1+2+2^{2}+\ldots+2^{n-1}=2^{n}-1 \), \( n\in\mathbb{N} \)。
由算幾不等式有 \( \frac{2^{n}+1}{n}=\frac{1+2+\ldots+2^{n-1}}{n}\geq\sqrt[n]{1\cdot2\cdot2^{2}\cdots2^{n-1}}=2^{\frac{(n-1)n}{2n}}=\sqrt{2^{n-1}}\Rightarrow2^{n}\geq1+n\sqrt{2^{n-1}} \)。
數學歸納法
若 \( n=2 \), 檢查 \(2^{2}=4, 1+2\sqrt{2}\approx3.8, 4>3.8 \),故命題於 \( n=2 \) 時成立。
若 \( n=3 \), 檢查 \( 2^{3}=8, 1+3\sqrt{2^{2}}=7, 8>7 \),故命題於 \( n=3 \) 時亦成立。
設 \( n=k \) (\( k\geq3 \)) 時成立,即 \( 2^{k}\geq1+k\sqrt{2^{k-1}} \)。
而 \( 2^{k+1}=2\cdot2^{k}\geq2+2k\sqrt{2^{k-1}}\geq1+\sqrt{2}k\sqrt{2^{k}}\geq1+(k+1)\sqrt{2^{k}} \),因此 \( n=k+1 \) 時亦成立。
由數學歸納法得證。