数列{an}满足an+1=2an2-1,aN=1且aN-1≠1,其中N∈{2,3,4,…}(1)求证:|a1|≤1;(2)求证:a1=cosk

2025-03-29 01:27:48
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回答1:

解答:证明:(1)猜想:|aN-k|≤1,1≤k<N-1,k∈N*,接下来用数学归纳法对k进行证明:
当k=1时,由an+1=2an2-1,aN=1得aN-12=1,但aN-1≠1,
∴aN-1=-1,
∴|aN-1|≤1成立--------------------------------------------(2分)
假设k=m(1≤m<N-1,m∈N+)时,|aN-m|≤1,则aN-m-12=

aN-m+1
2
∈[0,1]
所以|aN-m-1|≤1,所以k=m+1时结论也成立.
综上,有|aN-k|≤1,1≤k<N-1,k∈N+,故有|a1|≤1;----------------(5分)
(2)当N=2时,由a2=1且a1≠1得a1=-1=cosπ成立,
假设N=m(m≥2)时,存在k∈Z,使得a1=cos
2m-2
------------------(7分)
则当N=m+1时,由归纳假设,存在k,使得a2=cos
2m-1

a12=
a2+1
2
=
cos
2m-1
+1
2
=cos2
2m-2

所以a1=cos
2m-2
=cos
2kπ
2(m+1)-2
或a1=-cos
2m-2
=cos
(2(m+1)-2-2k)π
2(m+1)-2

所以无论N取任何大于1的正整数,都存在k使得cos
2N-2
--(10分)