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.
证明:(1)依题意,第i(1≤i≤3n)个施工队的工作效率为…1分
故本题即是证明当1≤m<n,m∈N*且1≤k≤2n时,<…3分
∵-==
当1≤m<n,m∈N*且1≤k≤2n时,<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≥2,n∈N*),
也就是证明:++…+>(n≥2,n∈N*).…9分
[法一]:利用数学归纳法:
(1)当n=2时,左边=+++>,不等式成立.
(2)假设当n=k(k≥2,k∈N*)时不等式成立.
即++…+>.
则当n=k+1时,
++…++++=++…++(++-)>+(3×-)=.
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,
∴++…+>++…+=>.
即++…+>(n≥2,n∈N*).…14分.