MT【131】an+1⋅an=1n
已知数列\{a_n\}满足a_1=1,a_{n+1}\cdot a_n=\dfrac 1n(n\in\mathbb N^*).
(1) 求证:\dfrac{a_{n+2}}{n}=\dfrac{a_n}{n+1};
(2) 求证:2\left(\sqrt{n+1}-1\right)\leqslant \dfrac{1}{2a_3}+\dfrac{1}{3a_4}+\cdots+\dfrac{1}{(n+1)a_{n+2}}\leqslant n.
解:(1) 根据题意,有\begin{split} \dfrac{a_{n+2}}{n}=&\dfrac{\dfrac{1}{n+1}\cdot \dfrac{1}{a_{n+1}}}{n}\=&\dfrac{na_n}{n(n+1)}=\dfrac{a_n}{n+1}.\end{split}
(2) 根据第(1)小题的结论,有\dfrac{1}{2a_3}+\dfrac{1}{3a_4}+\cdots+\dfrac{1}{(n+1)a_{n+2}}=a_2+a_3+\cdots+a_{n+1}.
右边不等式 根据第(1)小题的结论,有\dfrac{a_{n+2}}{a_n}=\dfrac{n}{n+1}<1,于是数列的奇子列和偶子列均单调递减,结合a_1=a_2=1,可得a_n\leqslant 1,n\in\mathbb N^*,于是右边不等式得证.
左边不等式 由于\begin{split}\dfrac{1}{a_n\cdot a_{n+1}}&=n,\dfrac{1}{a_{n+1}\cdot a_{n+2}}&=n+1,\end{split}于是\dfrac{1}{a_{n+1}}\left(\dfrac{1}{a_{n+2}}-\dfrac{1}{a_n}\right)=1,从而a_{n+1}=\dfrac{1}{a_{n+2}}-\dfrac{1}{a_n}. 因此\begin{split} a_2+a_3+\cdots+a_{n+1}=&\dfrac{1}{a_{n+2}}+\dfrac{1}{a_{n+1}}-\dfrac{1}{a_1}-\dfrac{1}{a_2}\geqslant &\dfrac{2}{\sqrt{a_{n+1}a_{n+2}}}-2\=&2\left(\sqrt{n+1}-1\right),\end{split} 于是左边不等式得证.
综上所述,原命题得证.
评:这类题目最后往往要用基本不等式把a_{n+1}\cdot a_n=\dfrac 1n这个条件用进去.下面给一道类似的练习:
设a_1=1,a_n\cdot a_{n+1}=n,n\in N^+,求证:\sum\limits_{k=1}^{n}{\dfrac{1}{a_k}}\ge2\sqrt{n}-1
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