问题 解答题

在数列{an}中,a1=2,an+1=λann+1+(2-λ)2n(n∈N+).(Ⅰ)求a2,a3,a4,并猜想数列{an}的通项公式(不必证明);(Ⅱ)证明:当λ≠0时,数列{an}不是等比数列;(Ⅲ)当λ=1时,试比较an与n2+1的大小,证明你的结论.

答案

(Ⅰ)∵a1=2,

∴a2=λa12+2(2-λ)=λ2+4,

同理可得,a3=2λ3+8,

a4=3λ4+16,

猜想an=(n-1)λn+2n

(Ⅱ)假设数列{an}是等比数列,

则a1,a2,a3也成等比数列,

∴a22=a1•a3⇒(λ2+4)2=2(2λ3+8)⇒λ4-4λ3+8λ2=0,

∵λ≠0,∴λ2-4λ+8=0,即(λ-2)2+4=0,

但(λ-2)2+4>0,矛盾,∴数列{an}不是等比数列.

(Ⅲ)∵λ=1,∴an=(n+1)+2n

∴an-(n2+1)=2n-(n2-n+2),

∵当n=1,2,3时,2n=n2-n+2,

∴an=n2+1.

当n≥4时,猜想2n>n2-n+2,

证明如下:当n=4时,显然2k>k2-4+2

假设当n=k≥4时,猜想成立,即2k>k2-k+2,

则当n=k+1时,2k+1=2•2k>2(k2-k+2),

∵2(k2-k+2)-[(k+1)20-(k+1)+2]

=(k-1)(k-2)>0

∴2k+1>2(k2-k+2)>(k+1)2-(k+1)+2,

∴当n≥4时,猜想2n>n2-n+2成立,

∴当n≥4时,an>n2+1.

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