问题 解答题
设数列{an}满足:a1=2,an+1=an+
1
an
(n∈N*)

(I)证明:an
2n+1
对n∈N*恒成立;
(II)令bn=
an
n
(n∈N*)
,判断bn与bn+1的大小,并说明理由.
答案

(1)证法一:当n=1时,a1=2>

2×1+1
,不等式成立,

假设n=k时,ak

2k+1
成立(2分),

当n=k+1时,

a2k+1
=
a2k
+
1
a2k
+2>2k+3+
1
a2k
>2(k+1)+1.(5分)

∴n=k+1时,ak+1

2(k+1)+1
时成立

综上由数学归纳法可知,an

2n+1
对一切正整数成立(6分)

证法二:由递推公式得

a2n
=
a2n-1
+2+
1
a2n-1
a2n-1
=
a2n-2
+2+
1
a2m-2
a22
=
a21
+2+
1
a21
(2分)

上述各式相加并化简得

a2n
=
a21
+2(n-1)+
1
a21
+…+
1
a2n-1
22+2(n-1)=2n+2>2n+1+1+1(n≥2)(4分)

又n=1时,an

2n+1
显然成立,故an
2n+1
(n∈N*)
(6分)

(2)解法一:

bn+1
bn
=
an+1
n
an
n+1
=(1+
1
a2n
)
n
n+1
<(1+
1
2n+1
)
n
n+1
(8分)

=

2(n+1)
n
(2n+1)
n+1
=
2
n(n+1)
2n+1
=
(n+
1
2
)
2
-
1
4
n+
1
2
<1(10分)

又显然bn>0(n∈N*),故bn+1<bn成立(12分)

解法二:

b2n+1
-
b2n
=
a2n+1
n+1
-
a2n
n
=
1
n+1
(
a2n
+
1
a2m
+2)-
a2n
n
(8分)

=

1
n+1
(2+
1
a2m
-
a2n
n
)<
1
n+1
(2+
1
2n+1
-
2n+1
n
)(10分)

=

1
n+1
(
1
2n+1
-
1
n
)<0

故bn+12<bn2,因此bn+1<bn(12分)

单项选择题
单项选择题 A3/A4型题