已知数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_1=1$,$a_{n+1}=a_n^2+a_n$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    代数变形
    >
    代数式的形
    >
    分拆与裂项
  • 题型
    >
    不等式
    >
    级数不等式的证明
  • 题型
    >
    不等式
    >
    级数不等式的证明
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    放缩
    >
    裂项放缩法
  1. 求证:$\displaystyle\sum_{k=1}^n\dfrac{1}{a_k+1}<1$;
    标注
    • 知识点
      >
      代数变形
      >
      代数式的形
      >
      分拆与裂项
    • 题型
      >
      不等式
      >
      级数不等式的证明
    答案
    解析
    根据题意,有\[\dfrac{1}{a_{n+1}}=\dfrac{1}{a_n}-\dfrac{1}{a_n+1},\]于是\[\sum_{k=1}^n\dfrac{1}{a_k+1}=\dfrac{1}{a_1}-\dfrac{1}{a_{n+1}}<1,\]命题得证.
  2. 求证:$\displaystyle\sum_{k=1}^n\dfrac{1}{\sqrt{a_k}+2}<1$.
    标注
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      不等式
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      级数不等式的证明
    • 知识点
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      不等式
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      放缩
      >
      裂项放缩法
    答案
    解析
    注意到\[\sqrt{a_{n+1}}+2=\sqrt{a_n^2+a_n}+2>a_n+1,\]于是\[\begin{split} \sum_{k=1}^n\dfrac{1}{\sqrt{a_k}+2}&=\sum_{k=1}^4\dfrac{1}{\sqrt{a_k}+2}+\sum_{k=5}^n\dfrac{1}{\sqrt{a_k}+2}\\
    &<\sum_{k=1}^4\dfrac{1}{\sqrt{a_k}+2}+\sum_{k=4}^{n-1}\dfrac{1}{a_k+1}\\
    &<\sum_{k=1}^4\dfrac{1}{\sqrt{a_k}+2}+\dfrac{1}{a_4}\\
    &=\dfrac{1}{3}+\dfrac{1}{\sqrt 2+2}+\dfrac{1}{\sqrt{6}+2}+\dfrac{1}{\sqrt{42}+2}+\dfrac{1}{42}\\
    &=0.992\cdots\\
    &<1,\end{split}\]于是原命题得证.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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