题目内容

已知数列{an}中,a1=1,an+1an-1=anan-1+an2(n∈N*,n≥2),且=kn+1,n∈N*.

(1)求证:k=1;

(2)设bn=(x≠0),f(x)是数列{bn}的前n项和,求f(x)的解析式;

(3)求证:不等式f(2)<3n对n∈N*恒成立.

(1)证明:∵=kn+1,故=a2=k+1.

又∵a1=1,an+1an-1=anan-1+an2(n∈N*,n≥2),

则a3a1=a2a1+a22,即=a2+1.又=2k+1,

∴a2=2k.

∴k+1=a2=2k.∴k=1.

(2)解:=n+1,

an=··…··a1=n·(n-1)·…·2·1=n!

∴bn=nxn-1.

∴当x=1时,f(x)=f(1)=1+2+3+…+n=;

当x≠1时,f(x)=1+2x+3x2+…+nxn-1.①

①乘x,得xf(x)=x+2x2+3x3+…+(n-1)xn-1+nxn,②

①-②,得(1-x)f(x)=1+x+x2+…+xn-1-nxn=-nxn,

∴f(x)=.

综上所述:f(x)=

(3)证明:∵f(2)==(n-1)2n+1,

(i)易验证当n=1,2,3时不等式成立;

(ii)假设n=k(k≥3)不等式成立,即3k>(k-1)2k+1,

两边乘以3,得3k+1>3(k-1)2k+3=k·2k+1+1+3(k-1)2k-k2k+1+2.

又∵3(k-1)2k-k·2k+1+2=2k(3k-3-2k)+2=(k-3)2k+2>0,

∴3k+1>k·2k+1+1+3(k-1)2k-k2k+1+2>k·2k+1+1,

即n=k+1时不等式成立.

综合(i)(ii),不等式对n∈N*恒成立.

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