题目内容

已知数列{an}中,数学公式数学公式Sn为该数列的前n项和,且Sn+1=an(1-an+1)+Sn.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若不等式数学公式对一切正整数n都成立,求正整数a的最大值,并证明结论.

解:(1)依题意作图如下:

∵图中x轴下方的等腰直角三角形与x轴上方、直线x=4及直线y=x-2组成的等腰直角三角形全等,
∴a1=dx=×|=,
∵Sn+1=an(1-an+1)+Sn,
∴an+1=an-an•an+1,
∴-=1,又a1=,故=2,
,∴{}是首项为2,公差为1的等差数列,
∴=2+(n-1)×1=n+1,
.∴.
(2)当n=1时,++>,即>,
所以a<26,而a是正整数,
所以取a=25,下面用数学归纳法证明:++…+>.
(1)当n=1时,已证;
(2)假设当n=k时,不等式成立,即++…+>.
则当n=k+1时,
有++…+
=++…++++-
>+[+-].
因为+=>,
所以+->0.
所以当n=k+1时不等式也成立.
由(1)(2)知,对一切正整数n,都有:++…+>.
所以a的最大值等于25.
分析:(1)利用定积分可求得a1=,再利用递推公式Sn+1=an(1-an+1)+Sn即可求得数列{an}的通项公式;
(2)当n=1时,++=>,于是a<26,据题意取a=25,用数学归纳法证明:++…+>即可.
点评:本题考查数列递推式,考查数学归纳法,利用定积分求得a1=是应用递推关系式Sn+1=an(1-an+1)+Sn的关键,通过数学归纳法的应用,考查推理证明的能力,属于难题.
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