前n项和归一化等差数列与累加不等式
设 为数列 的前 项和,已知
是首项为 、公差为 的等差数列。
求 的通项公式;
令
为数列 的前 项和。证明:
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
先由已知等差数列直接写出 ,再作差得到 。
第二问的右端是等比和, 适合归纳;只需证明每一步新增加的 不超过 。把 化简后, 粗而稳定的上界 已足够完成证明。
第(1)问,由题设
故
于是
第(2)问,由第(1)问,
由于
所以对所有正整数 都有
从而 。当 时,;而
因此对所有 均有
下面对 归纳。 时,。若结论对 成立,则由式(2)
故所证不等式对所有正整数 成立。
是前 个平方和,作差确得 。归纳增量右端恰为 ; 已单独验证, 的指数上界没有遗漏小指标。
由前 项和求通项要作相邻差。待证上界形如等比数列前缀时,先观察相邻右端之差, 把问题转成控制单个增量;此时不必强求 的精确闭式,一个足够强且便于归纳的统一上界更稳妥。
通项由和作差直接求得,难点在选择逐项上界以匹配6的幂增长,并单查小指标使放缩完整。
已记下,谢谢!