设an=n(n+1)⋅2n,n∈N∗.
(1) 求证:3a1+4a2+⋯+n+2an<1;
(2) 求证:4a1+5a2+⋯+n+3an<43.
证明 (1) 由于n+2an=n+2n(n+1)⋅2n=1n⋅2n−1−1(n+1)⋅2n,
于是3a1+4a2+⋯+n+2an=1−1(n+1)⋅2n<1,
原命题得证.
(2)裂项放缩 由于n+3n(n+1)⋅2n<1(n−14)⋅2n−1−1(n+34)⋅2n,
于是4a1+5a2+⋯+n+3an<43−1(n+34)⋅2n<43,
原命题得证.
等比放缩 注意到当n⩾3时,有n+3n(n+1)⩽12,
于是有
LHS<1+524+12⋅123+⋯+12⋅12n+⋯=2924+1161−12=43,
原命题得证.