8. 提升题【提出问题】怎样比较$2026^{2027}$与$2027^{2026}$的大小?
【分析问题】为了解决这个问题,我们先写出它的一般形式,即比较$n^{n+1}$与$(n+1)^n$的大小($n$是正整数),然后分析$n=1,n=2,n=3······$从中发现规律,经归纳、猜想,得出结论。
【探究过程】
(1)比较下列各组数的大小(填“>”“<”或“=”):
①$1^2$ $2^1$;②$2^3$ $3^2$;
③$3^4$ $4^3$;④$4^5$ $5^4$。
(2)根据上面的结果,经过归纳,猜想$n^{n+1}$与$(n+1)^n$有怎样的大小关系。
【解决问题】
(3)根据上面归纳猜想的一般结论,试比较两个的数的大小:$2026^{2027}$ (填“>”“<”或“=”)$2027^{2026}$。
【分析问题】为了解决这个问题,我们先写出它的一般形式,即比较$n^{n+1}$与$(n+1)^n$的大小($n$是正整数),然后分析$n=1,n=2,n=3······$从中发现规律,经归纳、猜想,得出结论。
【探究过程】
(1)比较下列各组数的大小(填“>”“<”或“=”):
①$1^2$ $2^1$;②$2^3$ $3^2$;
③$3^4$ $4^3$;④$4^5$ $5^4$。
(2)根据上面的结果,经过归纳,猜想$n^{n+1}$与$(n+1)^n$有怎样的大小关系。
【解决问题】
(3)根据上面归纳猜想的一般结论,试比较两个的数的大小:$2026^{2027}$ (填“>”“<”或“=”)$2027^{2026}$。
答案
解:
(1) 计算各组乘方的结果:
① $1^2=1$,$2^1=2$,所以$1^2 < 2^1$;
② $2^3=8$,$3^2=9$,所以$2^3 < 3^2$;
③ $3^4=81$,$4^3=64$,所以$3^4 > 4^3$;
④ $4^5=1024$,$5^4=625$,所以$4^5 > 5^4$。
(2) 归纳可得大小关系:
当$n=1$或$n=2$($n$为正整数)时,$n^{n+1} < (n+1)^n$;
当$n \ge 3$($n$为正整数)时,$n^{n+1} > (n+1)^n$。
(3) 因为$2026 \ge 3$,根据上述结论可得:$2026^{2027} > 2027^{2026}$。
(1) 计算各组乘方的结果:
① $1^2=1$,$2^1=2$,所以$1^2 < 2^1$;
② $2^3=8$,$3^2=9$,所以$2^3 < 3^2$;
③ $3^4=81$,$4^3=64$,所以$3^4 > 4^3$;
④ $4^5=1024$,$5^4=625$,所以$4^5 > 5^4$。
(2) 归纳可得大小关系:
当$n=1$或$n=2$($n$为正整数)时,$n^{n+1} < (n+1)^n$;
当$n \ge 3$($n$为正整数)时,$n^{n+1} > (n+1)^n$。
(3) 因为$2026 \ge 3$,根据上述结论可得:$2026^{2027} > 2027^{2026}$。
解析
【分析】
要直接计算$2026^{2027}$和$2027^{2026}$的结果再比较大小显然不现实,因此采用从特殊到一般的归纳思路解题:先计算n取1、2、3、4等较小正整数时$n^{n+1}$与$(n+1)^n$的大小,通过多组结果归纳出两类数的通用大小规律,再判断2026符合规律中的哪种情况,即可直接得出两个大数的大小关系。
【解析】
(1) 分别计算每组乘方的结果,再比较大小:
① $1^2=1$,$2^1=2$,因为$1<2$,所以$1^2 < 2^1$;
② $2^3=8$,$3^2=9$,因为$8<9$,所以$2^3 < 3^2$;
③ $3^4=81$,$4^3=64$,因为$81>64$,所以$3^4 > 4^3$;
④ $4^5=1024$,$5^4=625$,因为$1024>625$,所以$4^5 > 5^4$。
(2) 观察(1)的结果归纳通用规律:
当n是正整数,$n=1$或$n=2$时,$n^{n+1} < (n+1)^n$;
当n是正整数,$n\ge 3$时,$n^{n+1} > (n+1)^n$。
(3) 应用规律比较大数大小:
因为$2026\ge 3$,符合$n\ge 3$的规律,因此$2026^{2027} > 2027^{2026}$。
【答案】
(1) ①<;②<;③>;④>
(2) 当$n=1$或$2$(n为正整数)时,$n^{n+1}<(n+1)^n$;当$n\ge 3$(n为正整数)时,$n^{n+1}>(n+1)^n$
(3) >
【知识点】
有理数的乘方;有理数大小比较;归纳推理
【点评】
本题通过计算简单案例归纳通用规律,再将规律应用于复杂问题的解决,规避了大数计算的难点,体现了从特殊到一般的数学思想,能有效锻炼学生的观察、归纳与知识迁移能力。
【难度系数】
0.7
要直接计算$2026^{2027}$和$2027^{2026}$的结果再比较大小显然不现实,因此采用从特殊到一般的归纳思路解题:先计算n取1、2、3、4等较小正整数时$n^{n+1}$与$(n+1)^n$的大小,通过多组结果归纳出两类数的通用大小规律,再判断2026符合规律中的哪种情况,即可直接得出两个大数的大小关系。
【解析】
(1) 分别计算每组乘方的结果,再比较大小:
① $1^2=1$,$2^1=2$,因为$1<2$,所以$1^2 < 2^1$;
② $2^3=8$,$3^2=9$,因为$8<9$,所以$2^3 < 3^2$;
③ $3^4=81$,$4^3=64$,因为$81>64$,所以$3^4 > 4^3$;
④ $4^5=1024$,$5^4=625$,因为$1024>625$,所以$4^5 > 5^4$。
(2) 观察(1)的结果归纳通用规律:
当n是正整数,$n=1$或$n=2$时,$n^{n+1} < (n+1)^n$;
当n是正整数,$n\ge 3$时,$n^{n+1} > (n+1)^n$。
(3) 应用规律比较大数大小:
因为$2026\ge 3$,符合$n\ge 3$的规律,因此$2026^{2027} > 2027^{2026}$。
【答案】
(1) ①<;②<;③>;④>
(2) 当$n=1$或$2$(n为正整数)时,$n^{n+1}<(n+1)^n$;当$n\ge 3$(n为正整数)时,$n^{n+1}>(n+1)^n$
(3) >
【知识点】
有理数的乘方;有理数大小比较;归纳推理
【点评】
本题通过计算简单案例归纳通用规律,再将规律应用于复杂问题的解决,规避了大数计算的难点,体现了从特殊到一般的数学思想,能有效锻炼学生的观察、归纳与知识迁移能力。
【难度系数】
0.7
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