问题 解答题

已知(1+x)na0a1(x-1)+a2(x-1)2+…+an(x-1)n(n∈N*).

(1)求a0Sna1a2a3+…+an

(2)试比较Sn与(n-2)2n+2n2的大小,并说明理由.

答案

(1)a0=2n   Sn=3n-2n.(2)当n=1时,Sn>(n-2)2n+2n2;当n=2,3时,Sn<(n-2)2n+2n2;当n≥4,n∈N*时,Sn>(n-2)2n+2n2.

(1)取x=1,则a0=2n

x=2,则a0a1a2a3+…+an=3n

所以Sna1a2a3+…+an=3n-2n.

(2)要比较Sn与(n-2)2n+2n2的大小,

即比较:3n与(n-1)2n+2n2的大小.

n=1时,3n>(n-1)2n+2n2

n=2,3时,3n<(n-1)2n+2n2

n=4,5时,3n>(n-1)2n+2n2.

猜想:当n≥4时,3n>(n-1)2n+2n2

下面用数学归纳法证明:

由上述过程可知,n=4时结论成立.

假设当nk(k≥4)时结论成立,即3k>(k-1)2k+2k2

两边同乘以3,得3k+1>3[(k-1)2k+2k2]=k2k+1+2(k+1)2+[(k-3)2k+4k2-4k-2].

而(k-3)2k+4k2-4k-2=(k-3)2k+4(k2k-2)+6=(k-3)2k+4(k-2)(k+1)+6>0.

所以3k+1>[(k+1)-1]2k+1+2(k+1)2.

nk+1时结论也成立.

所以当n≥4时,3n>(n-1)2n+2n2成立.

综上得,

n=1时,Sn>(n-2)2n+2n2;当n=2,3时,Sn<(n-2)2n+2n2

n≥4,n∈N*时,Sn>(n-2)2n+2n2.

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