设数列{an}的各项均为正数,其前n项的和为Sn,对于任意正整数m,n,Sm+n=
(1)若a1=1,求a2,a3,a4及数列{an}的通项公式; (2)若a4=a2(a1+a2+1),求证:数列{an}成等比数列. |
解(1)由Sm+n=
-1得1+Sm+n=2a2m(1+S2n)
.2a2m(1+S2n)
令m=1,得1+Sn+1=
①2a2(1+S2n)
令m=2,得1+Sn+2=
②2a4(1+S2n)
②÷①得:
=1+Sn+2 1+Sn+1
(n∈N*).记a4 a2
=q,a4 a2
则数列{1+Sn} (n≥2,n∈N*)是公比为q的等比数列.
∴1+Sn=(1+S2)qn-2 (n≥2,n∈N*)③.
n≥3时,1+Sn-1=(1+S2)qn-3④.
③-④得,an=(1+S2)qn-3(q-1) (n≥3,n∈N*).
在1+Sm+n=
中,令m=n=1,得1+S2=2a2m(1+S2n)
.2a2(1+S2)
∴(1+S2)2=2a2(1+S2).
则1+S2=2a2,∴a2=1+a1.
∵a1=1,∴a2=2.
在1+Sm+n=
中,令m=1,n=2,得1+S3=2a2m(1+S2n)
.2a2(1+S4)
则(4+a3)2=4(4+a3+a4)⑤
在1+Sm+n=
中,令m=2,n=1,得1+S3=2a2m(1+S2n) 2a4(1+S2)
则(4+a3)2=8a4⑥.
由⑤,⑥,解得a3=4,a4=8.
则q=2,由an=(1+S2)qn-3(q-1) (n≥3,n∈N*),
得:an=4×2n-3(2-1)=2n-1
∵a1=1,a2=2也适合上式,∴an=2n-1.
(2)在1+Sm+n=
中,令m=2,n=2,得1+S4=2a2m(1+S2n) 2a4(1+S4)
则1+S4=2a4,∴1+S3=a4.
在1+Sm+n=
中,令m=1,n=2,得1+S3=2a2m(1+S2n)
.2a2(1+S4)
则1+S3=
,∴a4=2a2(1+S3+a4)
.2a2×2a4
则a4=4a2,∴q=
=2.a4 a2
代入an=(1+S2)qn-3(q-1) (n≥3,n∈N*),
得an=(1+S2)2n-3 (n≥3,n∈N*).
由条件a4=a2(a1+a2+1),得a1+a2+1=4.
∵a2=a1+1,a1=1,∴a2=2.
则an=4×2n-3=2n-1
∵a1=1,a2=2上式也成立,
∴an=2n-1 (n∈N*).
故数列{an}成等比数列.