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设{an}是正数组成的数列,其前n项和为Sn,并且对于所有的正整数n,an与2的等差中项等于Sn与2的等比中项.

(1)写出{an}的前3项;

(2)求数列{an}的通项公式.

答案

(1)解:由题意知,当n=1时,有

=,S1=a1,所以=,解得a1=2.

当n=2时,有

=,S2=a1+a2=2+a2

代入整理得

(a2-2)2=16.

由a2>0得a2=6.

当n=3时,有

=,S3=a1+a2+a3=8+a3

代入整理有(a3-2)2=64.由a3>0得a3=10.

故该数列前3项依次为2,6,10.

(2)解法一:由(1)猜想{an}有通项公式an=4n-2.下面用数学归纳法证明.

①当n=1时,a1=2,4×1-2=2.

所以当n=1时结论成立.

②假设n=k时结论成立,即ak=4k-2.

由题意

=,将ak=4k-2代入,解得Sk=2k2                              ①

由题意得

=,                                                                 ②

Sk+1=Sk+ak+1=2k2+ak+1,                                                                 ③

把①③代入②得ak+12-4ak+1+4-16k2=0.

又ak+1>0,所以ak+1=2+4k=4(k+1)-2,

所以n=k+1时结论成立.

根据①②知,对所有的正整数n均有an=4n-2.

解法二:由已知

=,得Sn=(an+2)2

所以Sn+1=

(an+1+2)2.

所以an+1=Sn+1-Sn=

[(an+1+2)2-(an+2)2],

整理得(an+1+an)(an+1-an-4)=0.

又an+1+an>0,

所以an+1-an-4=0,即an+1-an=4.

所以{an}是等差数列,其中a1=2,

公差d=4,

所以an=a1+(n-1)d

=2+(n-1)×4=4n-2.


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