Cho dãy số \(\left( {{u_n}} \right)\) thỏa mãn \({u_1} = \sqrt 2 \) và \({u_{n + 1}} = \sqrt {2 + {u_n}} \) với mọi \(n \ge 1\). Tìm \({u_{2018}}\).
Trả lời bởi giáo viên
Ta có:
\({u_1} = \sqrt 2 = 2\cos \dfrac{\pi }{4} = 2\cos \dfrac{\pi }{{{2^2}}}\).
\({u_2} = \sqrt {2 + \sqrt 2 } = 2\cos \dfrac{\pi }{8} = 2\cos \dfrac{\pi }{{{2^3}}}\).
Dự đoán: ${u_n} = 2\cos \dfrac{\pi }{{{2^{n + 1}}}}$.
Chứng minh theo quy nạp ta có:
${u_1} = 2\cos \dfrac{\pi }{4} = \sqrt 2 $, công thức $\left( 1 \right)$ đúng với $n = 1$.
Giả sử công thức $\left( 1 \right)$ đúng với $n = k$, \(k \ge 1\) ta có ${u_k} = 2\cos \dfrac{\pi }{{{2^{k + 1}}}}$.
Ta có: ${u_{k + 1}} = \sqrt {2 + {u_k}} = \sqrt {2 + 2\cos \dfrac{\pi }{{{2^{k + 1}}}}} = \sqrt {2\left( {1 + \cos \dfrac{\pi }{{{2^{k + 1}}}}} \right)} = \sqrt {4{{\cos }^2}\left( {\dfrac{\pi }{{{2^{k + 2}}}}} \right)} = 2\cos \dfrac{\pi }{{{2^{k + 2}}}}$
(vì \(0 < \dfrac{\pi }{{{2^{k + 2}}}} < \dfrac{\pi }{2}\) với mọi \(k \ge 1\)).
Công thức $\left( 1 \right)$ đúng với $n = k + 1$.
Vậy ${u_n} = 2\cos \dfrac{\pi }{{{2^{n + 1}}}}$, $\forall n \in N$. Suy ra \({u_{2018}} = 2\cos \dfrac{\pi }{{{2^{2019}}}}\).
Hướng dẫn giải:
Tính \({u_2}\) rồi nhận xét dạng của số hạng tổng quát của dãy, chú ý \(\cos \dfrac{\pi }{8} = \dfrac{{\sqrt {2 + \sqrt 2 } }}{2}\)