问题
解答题
在数列{an}中,a1=2,an+1=λan+λn+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=λa1+λ2+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.