已知各项为正数的数列{an}满足a12+a22+a32+…+an2=(4n3-n),(n∈N*).
(Ⅰ)求数列{an}的前n项和Sn;
(Ⅱ)记数列{nan}的前n项和为Tn,试用数学归纳法证明对任意n∈N*,都有Tn≤nSn.
网友回答
解:(Ⅰ)当n=1时,有a12=(4×12-1)=1,又an>0,所以?a1=1(1分)
当n≥2时,(a12+a22+a32+…+an2)-(a12+a22+a32+…+an-12)=an2
=(4n3-n)-[4(n-1)3-(n-1)]=[n3-(n-1)3]-
=(n2+n2-n+n2-2n+1)-=4n2-4n+1=(2n-1)2
所以an=2n-1,且当n=1时,a1=2×1-1=1??(3分)
又an-a n-1=(2n-1)-[2(n-1)-1]=2,
因此数列{an}是以1为首项且公差为2的等差数列,
所以:Sn=n+n×n(n-1)×2=n2,(2分)
证明:(Ⅱ)(1)当n=1时,T1=1×1=1,
1×S1=1×1=1,关系成立?(1分)
(2)假设当n=k时,关系成立,即Tk≤kSk,则
1×1+2×a2+1+…+kak≤k3(1分)?
?那么T k+1=1×1+2×a2+…+kak+(k+1)a k+1≤k3+(k+1)(2k+1)
=k3+2k2+3k+1<k3+3k2+3k+1=(k+1)3,即当n=k+1时关系也成立(3分)??
根据(1)和(2)知,关系式Tn≤nSn对任意n∈N*都成立??(1分)
解析分析:(I)因为n≥2时,(a12+a22+a32+…+an2)-(a12+a22+a32+…+an-12)=an2,从而求出an,再根据等差数列的性质可知求出数列的首项与公差,根据首项与公差写出前n项和的公式即可;(II)先根据当n=1时,把n=1代入求值不等式成立;再假设n=k时关系成立,利用变形可得n=k+1时关系也成立,综合得到对于任意n∈N*时都成立.
点评:此题是一道综合题,要求学生掌握等差数列的性质,会求等差数列的通项公式及前n项的和公式,同时要求学生掌握数学归纳法在证明题中的运用.