要证明递归式M(n) >= 1/2(n+1)lg(n+1),我们可以使用数学归纳法。
首先,我们需要证明当n=1时,递归式成立。将n=1代入递归式中,得到M(1) >= 1/2(1+1)lg(1+1)。简化后得到M(1) >= 1/2(2)lg(2),即M(1) >= lg(2)。由于lg(2) = 1,所以M(1) >= 1,递归式在n=1时成立。
接下来,假设当n=k时,递归式成立,即M(k) >= 1/2(k+1)lg(k+1)。
然后,我们需要证明当n=k+1时,递归式也成立。将n=k+1代入递归式中,得到M(k+1) >= 1/2(k+2)lg(k+2)。
根据递归式的定义,M(k+1) = 2M(k) + k + 1。将M(k) >= 1/2(k+1)lg(k+1)代入上式中,得到M(k+1) >= 2(1/2(k+1)lg(k+1)) + k + 1。简化后得到M(k+1) >= lg(k+1) + k + 1。
我们知道,对于任意正整数k,有lg(k+1) <= k。将这个不等式代入上式中,得到M(k+1) >= k + 1 + k + 1。简化后得到M(k+1) >= 2(k+1)。
综上所述,当n=k+1时,递归式M(n) >= 1/2(n+1)lg(n+1)成立。
根据数学归纳法原理,递归式M(n) >= 1/2(n+1)lg(n+1)对于所有正整数n成立。
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