问题
解答题
在数列{an}中,a1=-
(1)证明数列{an+n}是等比数列; (2)求数列{an}的前n项和Sn; (3)求Sn的最小值,指出Sn取最小值时n的值,并说明理由. |
答案
(1)证明:
=an+1+(n+1) an+n
=2an+n-1+(n+1) an+n
=2,n∈N*2an+2n an+n
又a1+1=-
+1=1 2
,1 2
所以数列{an+n}是首项为
,且公比为2的等比数列1 2
(2)
由(1)可知an+n=
×2n-1=2n-21 2
于是数列{an}的通项公式为an=2n-2-n
所以数列{an}的前n项和Sn=
-
(1-2n)1 2 1-2
=2n-1-(1+n)n 2
-n(n+1) 2 1 2
(3)对任意的n∈N*,Sn+1-Sn=(2n-
-(n+1)(n+2) 2
)-(2n-1-1 2
-n(n+1) 2
)=2n-1-(n+1)1 2
n=1时,2n-1-(n+1)=-1<0 所以S2<S1
n=2时,2n-1-(n+1)=-1<0 所以S3<S2
n=3时,2n-1-(n+1)=0 所以S4=S3
n=4时,2n-1-(n+1)=3>0 所以S5>S4
猜想“n∈N*,且n≥4时,2n-1>(n+1)”
下面用数学归纳法证明:
①当n=4时,已证
②假设当n=k(k≥4)时,命题成立,即2k-1>(k+1)
那么当n=k+1时,2k=2×2k-1>2(k+1)=(k+2)+k>k+2=(k+1)+1
这就是说,当n=k+1时,命题也成立
根据①和②,可知当n∈N*且n≥4时,不等式2n-1>(n+1)都成立
综上S1>S2>S3=S4<S5<S6<<Sn<Sn+1<
所以当n=3,n=4时,Sn取到最小值:-5 2