问题 解答题
已知数列{an}满足a1=
2
5
,且对任意n∈N*,都有
an
an+1
=
4an+2
an+1+2

(Ⅰ)求证:数列{
1
an
}
为等差数列;
(Ⅱ)试问数列{an}中ak-ak+1(k∈N*)是否仍是{an}中的项?如果是,请指出是数列的第几项;如果不是,请说明理由.
(Ⅲ)令bn=
2
3
(
1
an
+5)
,证明:对任意n∈N*,都有不等式2bnbn2成立.
答案

(Ⅰ)∵

an
an+1
=
4an+2
an+1+2

∴anan+1+2an=4anan+1+2an+1

即2an-2an+1=3anan+1

所以

1
an+1
-
1
an
=
3
2

所以数列{

1
an
}是以
5
2
为首项,公差为
3
2
的等差数列.                    

(II)由(Ⅰ)可得数列{

1
an
}的通项公式为
1
an
=
3n+2
2
,所以an=
2
3n+2

ak-ak+1=

2
3k+2
-
2
3(k+1)+2
=
4
9k2+21k+10
=
2
3•
3k2+7k+2
2
+2
.             

因为

3k2+7k+2
2
=k2 +3k+1+
k(k+1)
2

当k∈N*时,

k(k+1)
2
一定是正整数,所以
3k2+7k+2
2
是正整数.

所以ak-ak+1是数列{an}中的项,是第

3k2+7k+2
2
项.                 

(Ⅲ)证明:由(II)知:an=

2
3n+2
bn=
2
3
(
1
an
+5)=
2
3
(
3n+2
2
+5)=n+4

下面用数学归纳法证明:2n+4>(n+4)2对任意n∈N*都成立.

(1)当n=1时,显然25>52,不等式成立.

(2)假设当n=k(k∈N*)时,有2k+4>(k+4)2

当n=k+1时,2(k+1)+4=2•2k+4>2(k+4)2=2k2+16k+32=(k+5)2+k2+6k+7>(k+5)2

即有:2bn+1bn+12也成立.

综合(i)(ii)知:对任意n∈N*,都有不等式2bnbn2成立.

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