题目内容
【题目】已知数列{an}满足,an+2=3an+1﹣2an,a1=1,a2=3,记bn
,Sn为数列{bn}的前n项和.
(1)求证:{an+1﹣an}为等比数列,并求an;
(2)求证:Sn
.
【答案】(1)证明见解析;an=2n﹣1,n∈N*;(2)证明见解析
【解析】
(1)将题干中递推公式进行转化可得
,从而可证得数列{an+1﹣an}是以2为首项,2为公比的等比数列,则有
,n∈N*.然后根据此递推公式的特点运用累加法可计算出数列{an}的通项公式;
(2)先根据第(1)题的结果计算出数列{bn}的通项公式,然后运用数学归纳法证明不等式成立,注意在具体证明过程中运用分析法证明根式不等式成立,综合即可证得不等式成立.
证明:(1)依题意,由an+2=3an+1﹣2an,可得:
,
∵a2﹣a1=3﹣1=2,
∴数列{an+1﹣an}是以2为首项,2为公比的等比数列,
∴
,n∈N*.
故a1=1,
a2﹣a1=21,
a3﹣a2=22,
…
an﹣an﹣1=2n﹣1,
各项相加,可得
an=1+21+22+…+2n﹣1
2n﹣1,n∈N*.
(2)由(1)知,bn
,
下面用数学归纳法证明不等式成立,
①当n=1时,S1=b1
,
∵右边
,
要证明:
,
只要证明:
2
,
两边平方,可得
,
化简整理,得2
7,
∵(2
)2=40<72=49,
∴
成立,
即当n=1时,不等式成立.
②假设当n=k时,不等式成立,即Sk
,
则当n=k+1时,
,
要证明:Sk+1
,
只要证明:
,
,
化简,得
,
两边平方,可得(
)2≤(
)2,
化简整理,得
3k+7,
两边平方,可得(3k+4)(3k+10)≤(3k+7)2,
化简整理,得9k2+42k+40≤9k2+42k+49,
∵40<49,
∴9k2+42k+40≤9k2+42k+49成立,
∴
成立,
即:Sk+1
成立,
∴当n=k+1时,不等式也成立.
综上所述,可得
对n∈N*成立,故得证.