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设数列{an}的前n项和为Sn,并且满足2Sn=an2+n,an>0(n∈N*)...

设数列{an}的前n项和为Sn,并且满足2Sn=an2+n,an>0(n∈N*).
(Ⅰ)求a1,a2,a3
(Ⅱ)猜想{an}的通项公式,并加以证明;
(Ⅲ)设x>0,y>0,且x+y=1,证明:manfen5.com 满分网manfen5.com 满分网
(Ⅰ)分别令n=1,2,3,列出方程组,能够求出求a1,a2,a3; (Ⅱ)证法一:猜想:an=n,由2Sn=an2+n可知,当n≥2时,2Sn-1=an-12+(n-1),所以an2=2an+an-12-1再用数学归纳法进行证明; 证法二:猜想:an=n,直接用数学归纳法进行证明. (Ⅲ)证法一:要证≤,只要证n(x+y)+2+≤2(n+2),将x+y=1代入,得≤n+2,即要证4xy≤1.由均值不等式知4xy≤1成立,所以原不等式成立. 证法二:由题设知≤,≤,所以()≤=n+2,由此可导出≤. 证法三:先证≤,然后令a=nx+1,b=ny+1,即得:≤=. 【解析】 (Ⅰ)分别令n=1,2,3,得 ∵an>0,∴a1=1,a2=2,a3=3.(3分) (Ⅱ)证法一:猜想:an=n,(4分) 由2Sn=an2+n① 可知,当n≥2时,2Sn-1=an-12+(n-1)② ①-②,得2an=an2-an-12+1,即an2=2an+an-12-1.(6分) 1)当n=2时,a22=2a2+12-1,∵a2>0,∴a2=2;(7分) 2)假设当n=k(k≥2)时,ak=k.那么当n=k+1时, ak+12=2ak+1+ak2-1=2ak+1+k2-1⇒[ak+1-(k+1)][ak+1+(k-1)]=0, ∵ak+1>0,k≥2, ∴ak+1+(k-1)>0, ∴ak+1=k+1.这就是说,当n=k+1时也成立, ∴an=n(n≥2).显然n=1时,也适合. 故对于n∈N*,均有an=n.(9分) 证法二:猜想:an=n,(4分) 1)当n=1时,a1=1成立;(5分) 2)假设当n=k时,ak=k.(6分) 那么当n=k+1时,2Sk+1=ak+12+k+1.∴2(ak+1+Sk)=ak+12+k+1, ∴ak+12=2ak+1+2Sk-(k+1)=2ak+1+(k2+k)-(k+1)=2ak+1+(k2-1) (以下同证法一)(9分) (Ⅲ)证法一:要证≤, 只要证≤2(n+2),(10分) 即n(x+y)+2+≤2(n+2),(11分) 将x+y=1代入,得≤n+2, 即要证4(n2xy+n+1)≤(n+2)2,即4xy≤1.(12分) ∵x>0,y>0,且x+y=1,∴≤, 即xy≤,故4xy≤1成立,所以原不等式成立.(14分) 证法二:∵x>0,y>0,且x+y=1,∴≤① 当且仅当时取“=”号.(11分) ∴≤② 当且仅当时取“=”号.(12分) ①+②,得()≤=n+2, 当且仅当时取“=”号.(13分) ∴≤.(14分) 证法三:可先证≤.(10分) ∵,,a+b≥,(11分) ∴2a+2b≥, ∴≥,当且仅当a=b时取等号.(12分) 令a=nx+1,b=ny+1,即得:≤=, 当且仅当nx+1=ny+1即时取等号.(14分)
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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