问题 解答题
在数列{an}中,a1=
1
3
,且前n项的算术平均数等于第n项的2n-1倍(n∈N*).
(1)写出此数列的前5项;
(2)归纳猜想{an}的通项公式,并用数学归纳法证明.
答案

(1)由已知a1=

1
3
a1+a2+a3+…+an
n
=(2n-1)an,分别取n=2,3,4,5,

a2=

1
5
a1=
1
3×5
=
1
15
a3=
1
14
(a1+a2)=
1
5×7
=
1
35
a4=
1
27
(a1+a2+a3)=
1
7×9
=
1
63
a5=
1
44
(a1+a2+a3+a4)=
1
9×11
=
1
99

所以数列的前5项是:a1=

1
3
a2=
1
15
a3=
1
35
a4=
1
63
a5=
1
99
;  …(5分)

(2)由(1)中的分析可以猜想an=

1
(2n-1)(2n+1)
(n∈N*).          …(7分)

下面用数学归纳法证明:

①当n=1时,猜想显然成立.                           …(8分)

②假设当n=k(k≥1且k∈N*)时猜想成立,即ak=

1
(2k-1)(2k+1)
. …(9分)

那么由已知,得

a1+a2+a3+…+ak+ak+1
k+1
=(2k+1)ak+1

即a1+a2+a3+…+ak=(2k2+3k)ak+1.所以(2k2-k)ak=(2k2+3k)ak+1

即(2k-1)ak=(2k2+3)ak+1,又由归纳假设,得(2k-1)

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

所以ak+1=

1
(2k+1)(2k+3)
,即当n=k+1时,猜想也成立.        …(11分)

综上①和②知,对一切n∈N*,都有an=

1
(2n-1)(2n+1)
成立.      …(12分)

单项选择题
多项选择题