已知数列 $\{a_n\}$ 满足 $a_1=1$,$a_{n+1}=\dfrac{n^2+n+1}{n^2+n}a_n+\dfrac{1}{2^n}$($n\in\mathbb N^{\ast}$).
【难度】
【出处】
【标注】
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    数列
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    数列的递推公式
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    数列
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    数列的性质
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    数列的有界性
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    数学归纳法
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    第一数学归纳法
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    不等式
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    放缩
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    裂项放缩法
  1. 求证:当 $n\geqslant 2$ 时,$a_n\geqslant 2$;
    标注
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      数列的递推公式
    答案
    解析
    由于\[a_{n+1}-a_n=\dfrac{1}{n^2+n}a_n+\dfrac{1}{2^n},\]于是 $\{a_n\}$ 单调递增,又 $a_2=2$,因此原命题得证.
  2. 求证:$a_n<\dfrac{17}4$.
    标注
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      裂项放缩法
    答案
    解析
    根据递推公式,可得\[a_3=\dfrac 76a_2+\dfrac 14=\dfrac{31}{12},\]根据第 $(1)$ 小题的结果,当 $n\geqslant 2$ 时,有\[a_{n+1}-a_3=\sum_{k=3}^n\dfrac{a_k}{k^2+k}+\dfrac 14-\dfrac{1}{2^n},\]于是\[a_{n+1}-a_3<\dfrac 13a_n+\dfrac 14,\]解方程\[x-\dfrac{31}{12}=\dfrac 13x+\dfrac14,\]可得\[x=\dfrac{17}4,\]于是可用数学归纳法证明原命题.
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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