(任选一题) ①在数列{an}中,已知a1=1,an+1=
(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=
并证明你的结论. |
①(1)∵a1=1,an+1=
(n∈N+),an 1+2an
∴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
,成立.1 2
假设当n=k时,an=
成立,即ak=1 2n-1
.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
,也成立.1 2(k+1)-1
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
=
(an2+bn+c)中,n(n+1) 12
令n=1,得4=
(a+b+c)①1 6
令n=2,得22=
(4a+2b+c)②1 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=
(3n2+11n+10)(*)成立.n(n+1) 12
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
=
•(3k2+11k+10),k(k+1) 12
那么当n=k+1时,
1•22+2•32++k(k+1)2+(k+1)(k+2)2
=
(3k2+11k+10)+(k+1)(k+2)2k(k+1) 12
=
(3k2+5k+12k+24)(k+1)(k+2) 12
=
[3(k+1)2+11(k+1)+10],(k+1)(k+2) 12
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.