问题 解答题

已知(x+1)n=a0+a1(x-1)+a2(x-1)2+a3(x-1)3+…+an(x-1)n,(其中n∈N*

(1)求a0及Sn=a1+a2+a3+…+an

(2)试比较Sn与(n-2)2n+2n2的大小,并说明理由.

答案

(1)取x=1,则a0=2n

取x=2,则a0+a1+a2+a3++an=3n

∴Sn=a1+a2+a3++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,

当n=1时,3n>(n-1)2n+2n2

当n=2,3时,3n<(n-1)2n+2n2

当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n=k,(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(k2-k-2)+6=(k-3)2k+4(k-2)(k+1)+6>0

∴3k+1>((k+1)-1)2k+1+2(k+1)2

即n=k+1时结论也成立,

∴当n≥4时,3n>(n-1)2n+2n2成立.

综上得,

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

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