问题
解答题
数列{an}满足a1=1且an+1=(1+
(Ⅰ)用数学归纳法证明:an≥2(n≥2); (Ⅱ)已知不等式ln(1+x)<x对x>0成立,证明:an<e2(n≥1),其中无理数e=2.71828…. |
答案
(Ⅰ)证明:
①当n=2时,a2=2≥2,不等式成立.
②假设当n=k(k≥2)时不等式成立,即ak≥2(k≥2),
那么ak+1=(1+
)ak+1 k(k+1)
≥2.这就是说,当n=k+1时不等式成立.1 2k
根据(1)、(2)可知:ak≥2对所有n≥2成立.
(Ⅱ)由递推公式及(Ⅰ)的结论有an+1=(1+
)an+1 n2+n
≤(1+1 2n
+1 n2+n
)an(n≥1)1 2n
两边取对数并利用已知不等式得lnan+1≤ln(1+
+1 n2+n
)+lnan≤lnan+1 2n
+1 n2+n 1 2n
故lnan+1-lnan≤
+1 n(n+1)
(n≥1).1 2n
上式从1到n-1求和可得lnan-lna1≤
+1 1×2
+…+1 2×3
+1 (n-1)n
+1 2
+…+1 22 1 2n-1
=1-
+(1 2
-1 2
)+…+1 3
-1 n-1
+1 n
•1 2
=1-1- 1 2n 1- 1 2
+1-1 n
<21 2n
即lnan<2,故an<e2(n≥1).