问题 解答题

一个建设集团公司共有3n(n≥2,n∈N*)个施工队,编号分别为1,2,3,…3n.现有一项建设工程,因为工人数量和工作效率的差异,经测算:如果第i(1≤i≤3n)个施工队每天完成的工作量都相等,则它需要i天才能独立完成此项工程.

(1)求证第n个施工队用m(1≤m<n,m∈N*)天完成的工作量不可能大于第n+k(1≤k≤2n)个施工队用m+k天完成的工作量;

(2)如果该集团公司决定由编号为n+1,n+2,…,3n共2n个施工队共同完成,求证它们最多不超过两天即可完成此项工作.

答案

证明:(1)依题意,第i(1≤i≤3n)个施工队的工作效率为

1
i
…1分

故本题即是证明当1≤m<n,m∈N*且1≤k≤2n时,

m
n
m+k
n+k
…3分

m
n
-
m+k
n+k
=
mn+mk-mn-nk
n(n+k)
=
(m-n)k
n(n+k)

当1≤m<n,m∈N*且1≤k≤2n时,

(m-n)k
n(n+k)
<0显然成立,故命题得证.…6分

(2)要证明此命题,即是证明2(

1
n+1
+
1
n+2
+…+
1
3n
)>1(n≥2,n∈N*),

也就是证明:

1
n+1
+
1
n+2
+…+
1
3n
1
2
(n≥2,n∈N*).…9分

[法一]:利用数学归纳法:

(1)当n=2时,左边=

1
3
+
1
4
+
1
5
+
1
6
1
2
,不等式成立.

(2)假设当n=k(k≥2,k∈N*)时不等式成立.

1
k+1
+
1
k+2
+…+
1
3k
1
2

则当n=k+1时,

1
k+1+1
+
1
k+1+2
+…+
1
3k
+
1
3k+1
+
1
3k+2
+
1
3k+3
=
1
k+1
+
1
k+2
+…+
1
3k
+(
1
3k+1
+
1
3k+2
+
1
3k+3
-
1
k+1
)>
1
2
+(3×
1
3k+3
-
1
k+1
)=
1
2

所以当n=k+1时不等式也成立,

由(1),(2)知原不等式对一切n≥2,n∈N*均成立.…14分

[法二]利用放缩法:

∵n≥2,

1
n+1
+
1
n+2
+…+
1
3n
1
3n
+
1
3n
+…+
1
3n
=
2
3
1
2

1
n+1
+
1
n+2
+…+
1
3n
1
2
(n≥2,n∈N*).…14分.

单项选择题
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