问题 解答题
(任选一题)
①在数列{an}中,已知a1=1,an+1=
an
1+2an
(n∈N+)

(1)求a2,a3,a4,并由此猜想数列{an}的通项公式an的表达式;
(2)用适当的方法证明你的猜想.
②是否存在常数a、b、c使得等式1•22+2•32+…+n(n+1)2=
n(n+1)
12
(an2+bn+c)
对一切正整数n都成立?
并证明你的结论.
答案

①(1)∵a1=1,an+1=

an
1+2an
(n∈N+),

a2=

1
1+2×1
=
1
3

a3=

1
3
1+2×
1
3
=
1
5

a4=

1
5
1+2×
1
5
=
1
7

∴猜想数列{an}的通项公式an=

1
2n-1

(2)用数学归纳法证明an=

1
2n-1

当n=1时,a1=

1
2×1-1
=
1
2
,成立.

假设当n=k时,an=

1
2n-1
成立,即ak=
1
2k-1

则当n=k+1时,ak+1=

ak
1+2ak
=
1
2k-1
1+2×
1
2k-1

=

1
2k-1+2
=
1
2k+1
=
1
2(k+1)-1
,也成立.

故an=

1
2n-1

②证明:假设存在符合题意的常数a,b,c,

在等式1•22+2•32++n(n+1)2

=

n(n+1)
12
(an2+bn+c)中,

令n=1,得4=

1
6
(a+b+c)①

令n=2,得22=

1
2
(4a+2b+c)②

令n=3,得70=9a+3b+c③

由①②③解得a=3,b=11,c=10,

于是,对于n=1,2,3都有

1•22+2•32++n(n+1)2=

n(n+1)
12
(3n2+11n+10)(*)成立.

下面用数学归纳法证明:对于一切正整数n,(*)式都成立.

(1)当n=1时,由上述知,(*)成立.

(2)假设n=k(k≥1)时,(*)成立,

即1•22+2•32++k(k+1)2

=

k(k+1)
12
•(3k2+11k+10),

那么当n=k+1时,

1•22+2•32++k(k+1)2+(k+1)(k+2)2

=

k(k+1)
12
(3k2+11k+10)+(k+1)(k+2)2

=

(k+1)(k+2)
12
(3k2+5k+12k+24)

=

(k+1)(k+2)
12
[3(k+1)2+11(k+1)+10],

由此可知,当n=k+1时,(*)式也成立.

综上所述,当a=3,b=11,c=10时题设的等式对于一切正整数n都成立.

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