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设数列{an}的前n项和为Sn,若对于所有的自然数n,都有S

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/05/20 12:06:44
设数列{an}的前n项和为Sn,若对于所有的自然数n,都有S
证明:法一:
令d=a2-a1
下面用数学归纳法证明an=a1+(n-1)d(n∈N).
(1)当n=1时上述等式为恒等式a1=a1
当n=2时,a1+(2-1)d=a1+(a2-a1)=a2,等式成立.
(2)假设当n=k(k≥2)时命题成立,ak=a1+(k-1)d.由题设,有
Sk=
k(a1+ak)
2,Sk+1=
(k+1)(a1+ak+1)
2,又Sk+1=Sk+ak+1
∴(k+1)
(a1+ak+1)
2=
k(a1+ak)
2+ak+1
把ak=a1+(k-1)d代入上式,得
(k+1)(a1+ak+1)=2ka1+k(k-1)d+2ak+1
整理得(k-1)ak+1=(k-1)a1+k(k-1)d.
∵k≥2,∴ak+1=a1+kd.即当n=k+1时等式成立.
由(1)和(2),等式对所有的自然数n成立,从而{an}是等差数列
法二:
当n≥2时,由题设,Sn−1=
(n−1)(a1+an−1)
2,Sn=
n(a1+an)
2.
所以an=Sn-Sn-1=
n(a1+an)
2-
(n−1)(a1+an−1)
2
同理有
an+1=
(n+1)(a1+an−1)
2-
n(a1+an)
2.
从而
an+1-an=
(n+1)(a1+an−1)
2-n(a1+an)+
(n−1)(a1+an−1)
2,
整理得an+1-an=an-an-1═a2-a1
从而{an}是等差数列.