题目内容

【题目】(本小题满分16分)

已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,Sn=n2an(n∈N*).

(1)试求出S1,S2,S3,S4,并猜想Sn的表达式;

(2)用数学纳法证明你的猜想,并求出an的表达式.

【答案】(1)解 ∵an=Sn-Sn-1(n≥2)

∴Sn=n2(Sn-Sn-1),∴Sn=Sn-1(n≥2)

∵a1=1,∴S1=a1=1.

∴S2=,S3==,S4=, ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6分

猜想Sn=(n∈N*). ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄7分

(2)证明 ①当n=1时,S1=1成立.

②假设n=k(k≥1,k∈N*)时,等式成立,即Sk=,

当n=k+1时,

Sk+1=(k+1)2·ak+1=ak+1+Sk=ak+1+,

∴ak+1=,

∴Sk+1=(k+1)2·ak+1==,

∴n=k+1时等式也成立,得证.

∴根据①、②可知,对于任意n∈N*,等式均成立.┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄13分

又∵ak+1=,∴an=. ┄┄┄┄┄┄┄┄┄15分

【解析】

(1)根据数列中和的关系式,得到,进而由,即可分别求解得值,归纳猜想的表达式;

(2)用数学归纳法作出证明:第一步,先证明时,结论成立,第二步,假设时成立,证明时也成立,即可得到结论成立.

解:(1)因为an=Sn-Sn-1(n≥2)

所以Sn=n2(Sn-Sn-1),所以Sn=Sn-1(n≥2)

因为a1=1,所以S1=a1=1.

所以S2=,S3==,S4=,

猜想Sn= (n∈N*).

(2)①当n=1时,S1=1成立.

②假设n=k(k≥1,k∈N*)时,等式成立,即Sk=,

当n=k+1时,

Sk+1=(k+1)2·ak+1=ak+1+Sk=ak+1+,

所以ak+1=,

所以Sk+1=(k+1)2·ak+1==.

所以n=k+1时等式也成立,得证.

所以根据①、②可知,对于任意n∈N*,等式均成立.

由Sn=n2an,得=n2an,所以an=.

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