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15.在数列{an}中,a1=1,$\frac{1}{a_n}-\frac{1}{{{a_{n+1}}}}=\frac{2}{{{a_n}{a_{n+1}}}}(n∈{N^*})$.
(Ⅰ)求证数列{an}为等差数列,并求它的通项公式;
(Ⅱ)${b_n}=\frac{1}{a_n^2}$,求证:${b_1}+{b_2}+…+{b_n}<\frac{5}{4}$.试题答案
分析 (I)$\frac{1}{a_n}-\frac{1}{{{a_{n+1}}}}=\frac{2}{{{a_n}{a_{n+1}}}}(n∈{N^*})$,化为an+1-an=2,即可证明;
(II)当n≥2时,${b_n}=\frac{1}{a_n^2}$=$\frac{1}{(2n-1)^{2}}$<$\frac{1}{4n(n-1)}$=$\frac{1}{4}(\frac{1}{n-1}-\frac{1}{n})$.利用“裂项求和”与“放缩法”即可证明.
解答 证明:(I)∵$\frac{1}{a_n}-\frac{1}{{{a_{n+1}}}}=\frac{2}{{{a_n}{a_{n+1}}}}(n∈{N^*})$,
化为an+1-an=2,
∴数列{an}为等差数列,首项为1,公差为2.
∴an=1+2(n-1)=2n-1.
(II)当n≥2时,
${b_n}=\frac{1}{a_n^2}$=$\frac{1}{(2n-1)^{2}}$<$\frac{1}{4n(n-1)}$=$\frac{1}{4}(\frac{1}{n-1}-\frac{1}{n})$.
∴b1+b2+…+bn$<1+\frac{1}{4}[(1-\frac{1}{2})+(\frac{1}{2}-\frac{1}{3})$+…+$(\frac{1}{n-1}-\frac{1}{n})]$
=1+$\frac{1}{4}(1-\frac{1}{n})$$<\frac{5}{4}$.
当n=1时也成立,
∴${b_1}+{b_2}+…+{b_n}<\frac{5}{4}$.
点评 本题考查了“裂项求和”、等差数列的通项公式、递推关系的应用,考查了推理能力与计算能力,属于中档题.
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