Question

（本题满分14分）数列{a_n}满足：a₁=, 前n项和S_n=,

（1）写出a₂, a₃, a₄；（2）猜出a_n的表达式，并用数学归纳法证明.

Answer

（1）a2=；a3=；a4=

（2）an=

【解析】(1)根据an与Sn的关系，分别令n=2,3,4易求a2, a3, a4；

(2)根据前四项，可以猜想出an的表达式，由于问题是与正整数n有关，因而可以考虑采用数学归纳法进行证明.在用数学归纳法进行证明时，分两个步骤：一是验证n=1，等式成立；

二是先假设n=k时，等式成立；然后再证明n=k+1时，等式也成立，再证明时一定要用上n=k时的归纳假设，否则证明无效.

【解析】
（1）令n=2, 得S2=, 即a1+a2=3a2 , 解得a2=.    ……………1分

令n=3, 得S3=，即a1+a2+a3=6a3, 解得a3=.      ……………1分

令n=4，得S4=，即a1+a2+a3+a4=10a4, 解得a4=.  ……………1分

（2）由（1）的结果猜想an=, 下面用数学归纳法给予证明：……………1分

①当n=1时，a1=，结论成立.                        ……………1分

②假设当n=k时，结论成立，即ak=，                    ……………1分

则当n=k+1时，Sk=，        （1）                       ……………1分

Sk+1=,                （2）                      ……………1分

（2）-（1）得ak+1=-,                    ……………2分

整理得ak+1===，3分

即当n=k+1时结论也成立.

由①、②知对于n∈N+，上述结论都成立.                             ……………1分