取n=2,有(1+1)(1+)>>=,
推测:(1+1)(1+)...(1+)>(*)
①当n=1时,已验证(*)式成立.
②假设n=k(k≥1)时(*)式成立,即(1+1)(1+)...(1+)>,
则当n=k+1时,(1+1)(1+)...(1+)(1+)>·(1+),
∵()3-()3
=>0,
∴,
从而(1+1)(1+)...(1+)(1+)>,即当n=k+1时,(*)式成立,
由①②知,(*)式对任意正整数n都成立.
于是,当a>1时,Sn>logabn+1,当0<a<1时,Sn<logabn+1.
【例4】设数列{an}满足:an+1=an2-nan+1,n=1,2,3,...
(1)当a1=2时,求a2,a3,a4,并由此猜测an的一个通项公式;
(2)当a1≥3时,证明对所有的n≥1,有
(i)an≥n+2;
(ii)+++...+≤.
思路分析:首先我们先猜想一下数列的通项公式,然后再运用数学归纳法,注意要用n=k时的假设.
(1)解:由a1=2,得a2=a12-a1+1=3,
由a2=3,得a3=a22-2a2+1=4,
由a3=4,得a4=a32-3a3+1=5,
由此猜想an的一个通项公式:an=n+1(n≥1).
(2)证明:(i)用数学归纳法证明:
①当n=1时,a1≥3=1+2,不等式成立.
②假设当n=k时不等式成立,即ak≥k+2,那么
ak+1=ak(ak-k)+1≥(k+2)(k+2-k)+1=2k+5≥k+3.
也就是说,当n=k+1时,ak+1≥(k+1)+2,
据①和②,对于所有n≥1,有an≥2.