问题 解答题
在数列{an}中,a1=-
1
2
an+1=2an+n-1
,n∈N*
(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
=
2an+2n
an+n
=2,n∈N*

a1+1=-

1
2
+1=
1
2

所以数列{an+n}是首项为

1
2
,且公比为2的等比数列

(2)

由(1)可知an+n=

1
2
×2n-1=2n-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
2
(1-2n)
1-2
-
(1+n)n
2
=2n-1-
n(n+1)
2
-
1
2

(3)对任意的n∈N*,Sn+1-Sn=(2n-

(n+1)(n+2)
2
-
1
2
)-(2n-1-
n(n+1)
2
-
1
2
)
=2n-1-(n+1)

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

单项选择题
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