问题 解答题
数列{an}满足a1=1,a2=2,an+2=(1+cos2
2
)an+sin2
2
,n=1,2,3,….
(1)求a3,a4并求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=
a2n-1
a2n
,Sn=b1+b2+…+bn.证明:当n≥6时,|Sn-2|<
1
n
答案

(1)因为a1=1,a2=2,

所以a3=(1+cos2

π
2
)a1+sin2
π
2
=a1+1=2,

a4=(1+cos2π)a2+sin2π=2a2=4.

一般地,当n=2k-1(k∈N*)时,a2k+1=[1+cos2

(2k-1)π
2
]a2k-1+sin2
(2k-1)π
2
=a2k-1+1,即a2k+1-a2k-1=1.

所以数列{a2k-1}是首项为1、公差为1的等差数列,

因此a2k-1=k.

当n=2k(k∈N*)时,a2k+2=(1+cos2

2kπ
2
)a2k+sin2
2kπ
2
=2a2k

所以数列{a2k}是首项为2、公比为2的等比数列,

因此a2k=2k

故数列{an}的通项公式为

an=

n+1
2
,n=2k-1(k∈N*)
2
n
2
,n=2k(k∈N*)

(2)由(1)知,bn=

a2n-1
a2n
=
n
2n

所以Sn=

1
2
+
2
22
+
3
23
+…+
n
2n
,①

1
2
Sn=
1
22
+
2
23
+
3
24
+…+
n
2n^+
1
,②

①-②得,

1
2
Sn=
1
2
+
1
22
+
1
23
+…+
1
2n
-
n
2n+1
=
1
2
[1-(
1
2
)
n
]
1-
1
2
-
n
2n+1
=1-
1
2n
-
n
2n+1

所以Sn=2-

1
2n-1
-
n
2n
=2-
n+2
2n

要证明当n≥6时,|Sn-2|<

1
n
成立,只需证明当n≥6时,
n(n+2)
2n
<1成立.

(1)当n=6时,

6×(6+2)
26
=
48
64
=
3
4
<1成立.

(2)假设当n=k(k≥6)时不等式成立,即

k(k+2)
2k
<1.

则当n=k+1时,

(k+1)(k+3)
2k+1
=
k(k+2)
2k
×
(k+1)(k+3)
2k(k+2)
(k+1)(k+3)
(k+2)•2k
<1.

由(1)、(2)所述,当n≥6时,

n(n+2)
2n
<1.

即当n≥6时,|Sn-2|<

1
n

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