Question

已知函數(shù)f（x）=（x≠-1）．設(shè)數(shù)列{a_n}滿足a₁=1，a_n+1=f（a_n），數(shù)列{b_n}滿足b_n=|a_n-|，S_n=b₁+b₂+…+b_n（n∈N^*）．
（Ⅰ）用數(shù)學(xué)歸納法證明b_n≤；
（Ⅱ）證明S_n＜．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）我們用數(shù)學(xué)歸納法進(jìn)行證明，先證明不等式b_n≤當(dāng)n=1時(shí)成立，再假設(shè)不等式b_n≤當(dāng)n=k（k≥1）時(shí)成立，進(jìn)而證明當(dāng)n=k+1時(shí)，不等式b_n≤也成立，最后得到不等式b_n≤對(duì)于所有的正整數(shù)n成立；
（Ⅱ）根據(jù)（Ⅰ）的結(jié)論，我們可以利用放縮法證明S_n＜，放縮后可以得到一個(gè)等比數(shù)列，然后根據(jù)等比數(shù)列前n項(xiàng)公式，即可得到答案．
解答：證明：（Ⅰ）當(dāng)x≥0時(shí)，f（x）=1+≥1．
因?yàn)閍₁=1，所以a_n≥1（n∈N^*）．
下面用數(shù)學(xué)歸納法證明不等式b_n≤．
（1）當(dāng)n=1時(shí)，b₁=-1，不等式成立，
（2）假設(shè)當(dāng)n=k時(shí)，不等式成立，即b_k≤．
那么b_k+1=|a_k+1-|=
≤．
所以，當(dāng)n=k+1時(shí)，不等式也成立．
根據(jù)（1）和（2），可知不等式對(duì)任意n∈N^*都成立．
（Ⅱ）由（Ⅰ）知，b_n≤．
所以S_n=b₁+b₂+…+b_n≤（-1）++…+=（-1）•＜（-1）•=．
故對(duì)任意n∈N^*，S_n＜．
點(diǎn)評(píng)：數(shù)學(xué)歸納法常常用來(lái)證明一個(gè)與自然數(shù)集N相關(guān)的性質(zhì)，其步驟為：設(shè)P（n）是關(guān)于自然數(shù)n的命題，若1）（奠基） P（n）在n=1時(shí)成立；2）（歸納） 在P（k）（k為任意自然數(shù)）成立的假設(shè)下可以推出P（k+1）成立，則P（n）對(duì)一切自然數(shù)n都成立．