问题 解答题
证明不等式1+
1
2
+
1
3
+…+
1
n
<2
n
(n∈N*
答案

证法一:(1)当n=1时,不等式左端=1,右端=2,所以不等式成立;

(2)假设n=k(k≥1)时,不等式成立,即1+

1
2
+
1
3
+…+
1
k
<2
k

1+
1
2
+
1
3
+…+
1
k+1
<2
k
+
1
k+1

=
2
k(k+1)
+1
k+1
k+(k+1)+1
k+1
=2
k+1

∴当n=k+1时,不等式也成立.

综合(1)、(2)得:当n∈N*时,都有1+

1
2
+
1
3
+…+
1
n
<2
n

证法二:设f(n)=2

n
-(1+
1
2
+
1
3
+…+
1
n
),

那么对任意k∈N* 都有:

f(k+1)-f(k)=2(
k+1
-
k
)-
1
k+1

=
1
k+1
[2(k+1)-2
k(k+1)
-1]

=
1
k+1
•[(k+1)-2
k(k+1)
+k]=
(
k+1
-
k
)
2
k+1
>0

∴f(k+1)>f(k)

因此,对任意n∈N* 都有f(n)>f(n-1)>…>f(1)=1>0,

1+

1
2
+
1
3
+…+
1
n
<2
n

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