问题 解答题
已知x1>0,x1≠1,且xn+1=
xn(
x2n
+3)
3
x2n
+1
,(n=1,2,…).试证:数列{xn}或者对任意自然数n都满足xn<xn+1,或者对任意自然数n都满足xn>xn+1
答案

证:首先,xn+1-xn=

xn(
x2n
+3)
3
x2n
+1
-xn=
2xn(1-
x2n
)
3
x2n
+1

由于x1>0,由数列{xn}的定义可知xn>0,(n=1,2,…)

所以,xn+1-xn与1-xn2的符号相同.

①假定x1<1,我们用数学归纳法证明1-xn2>0(n∈N)

显然,n=1时,1-x12>0

设n=k时1-xk2>0,那么当n=k+1时

1-

x2k+1
=1-[
xk(
x2k
+3)
3
x2k
+1
]2=
(1-
x2k
)
3
(3
x2k
+1)
2
>0,

因此,对一切自然数n都有1-xn2>0,

从而对一切自然数n都有xn<xn+1

②若x1>1,

当n=1时,1-x12<0;

设n=k时1-xk2<0,那么当n=k+1时

1-

x2k+1
=1-[
xk(
x2k
+3)
3
x2k
+1
]
2
=
(1-
x2k
)
3
(3
x2k
+1)
2
<0

因此,对一切自然数n都有1-xn2<0,

从而对一切自然数n都有xn>xn+1

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