问题 解答题

是否存在常数a、b、c使等式12+22+32+…n2+(n-1)2+…21+12=an(bn2+c)对于一切n∈N*都成立,若存在,求出a、b、c并证明;若不存在,试说明理由.

答案

假设存在a、b、c使12+22+32+…n2+(n-1)2+…21+12=an(bn2+c)对于一切n∈N*都成立.

当n=1时,a(b+c)=1;当n=2时,2a(4b+c)=6;当n=3时,3a(9b+c)=19.

解方程组

a(b+c)=1
a(4b+c)=3
3a(9b+c)=19
,解得
a=
1
3
b=2c
c≠0

证明如下:

①当n=1时,由以上知存在常数a、b、c使等式成立.

②假设n=k(k∈N*)时等式成立,

即12+22+32+…k2+(k-1)2+…21+12=ak(bk2+c)=

1
3
k(2k2+1);

当n=k+1时,12+22+32+…(k+1)2+k2+…21+12=ak(bk2+c)=

1
3
k(2k2+1)+(k+1)2+k2=
1
3
(k+1)[2(k+1)2+1]

即n=k+1时,等式成立.

因此存在a=

1
3c
,b=2c,c≠0常数,使等式对一切n∈N*都成立.

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