问题 解答题
在数列{an}中,a1=1、a2=
1
4
,且an+1=
(n-1)an
n-an
(n≥2)

(Ⅰ) 求a3、a4,猜想an的表达式,并加以证明;
(Ⅱ) 设bn=
anan+1
an
+
an+1
,求证:对任意的自然数n∈N*,都有b1+b2+…+bn
n
3
答案

(Ⅰ) (1)∵a1=1、a2=

1
4
,且an+1=
(n-1)an
n-an
(n≥2)

∴a3=

a2
2-a2
=
1
7
a4=
2a3
3-a3
=
1
10

故可以猜想an=

1
3n-2
,下面利用数学归纳法加以证明:

(i) 显然当n=1,2,3,4时,结论成立,

(ii) 假设当n=k(k≥4),结论也成立,即ak=

1
3k-2

那么当n=k+1时,由题设与归纳假设可知:ak+1=

(k-1)ak
k-ak
=
(k-1)×
1
3k-2
k-
1
3k-2
=
1
3(k+1)-2

即当n=k+1时,结论也成立,

综上,an=

1
3n-2
成立.

(Ⅱ)证明:bn=

anan+1
an
+
an+1
=
1
3
(
3n+1
-
3n-2
)

所以b1+b2+…+bn=

1
3
[(
4
-1)+(
7
-
4
)+…+(
3n+1
-
3n-2
)]=
1
3
(
3n+1
-1)

所以只需要证明

1
3
(
3n+1
-1)<
n
3

只需证明

3n+1
3n
+1

只需证明:3n+1<3n+2

3n
+1

只需证明0<2

3n
,显然成立

所以对任意的自然数n∈N*,都有b1+b2+…+bn

n
3

单项选择题
多项选择题