\(u_1=\sqrt{3}=tan\frac{\pi}{3}\)

Mặt khác \(tan\frac{\pi}{8}=\sqrt{2}-1\Rightarrow u_{n+1}=\frac{u_n+tan\frac{\pi}{8}}{1-u_n.tan\frac{\pi}{8}}\)

Nhìn công thức \(u_{n+1}\) có dạng \(tan\left(a+b\right)\) nên ta thay thử vài giá trị tìm quy luật

\(u_2=\frac{u_1+tan\frac{\pi}{8}}{1-tan\frac{\pi}{8}.u_1}=\frac{tan\frac{\pi}{3}+tan\frac{\pi}{8}}{1-tan\frac{\pi}{8}.tan\frac{\pi}{3}}=tan\left(\frac{\pi}{3}+\frac{\pi}{8}\right)\)

\(u_3=\frac{tan\left(\frac{\pi}{3}+\frac{\pi}{8}\right)+tan\frac{\pi}{8}}{1-tan\left(\frac{\pi}{3}+\frac{\pi}{8}\right).tan\frac{\pi}{8}}=tan\left(\frac{\pi}{3}+\frac{\pi}{8}+\frac{\pi}{8}\right)=tan\left(\frac{\pi}{3}+2.\frac{\pi}{8}\right)\)

Dự đoán số hạng tổng quát có dạng: \(u_n=tan\left(\frac{\pi}{3}+\left(n-1\right)\frac{\pi}{8}\right)\)

Giả sử công thức đúng với \(n=k\) hay \(u_k=tan\left(\frac{\pi}{3}+\left(k-1\right)\frac{\pi}{8}\right)\)

Ta cần chứng minh nó cũng đúng với \(n=k+1\) hay \(u_{k+1}=tan\left(\frac{\pi}{3}+k\frac{\pi}{8}\right)\)(các số hạng đầu đã kiểm tra nên chứng minh quy nạp chắc khỏi cần kiểm tra lại)

Thật vậy, với \(n=k+1\) ta có:

\(u_{k+1}=\frac{u_k+tan\frac{\pi}{8}}{1-u_k.tan\frac{\pi}{8}}=\frac{tan\left(\frac{\pi}{3}+\left(k-1\right)\frac{\pi}{8}\right)+tan\frac{\pi}{8}}{1-tan\frac{\pi}{8}.tan\left(\frac{\pi}{3}+\left(k-1\right)\frac{\pi}{8}\right)}\)

\(=tan\left(\frac{\pi}{3}+\left(k-1\right)\frac{\pi}{8}+\frac{\pi}{8}\right)=tan\left(\frac{\pi}{3}+k\frac{\pi}{8}\right)\) (đpcm)

Dãy số đã cho hiển nhiên là dãy dương

\(u_3=2>1\Rightarrow\) dự đoán dãy trên là dãy tăng hay \(u_{n+1}>u_n\) \(\forall n\ge2\)

Với \(n=2\) ta có \(u_3>u_2\) (đúng)

Giả thiết cũng đúng với \(n=k\) hay \(u_{k+1}>u_k\)

Ta cần chứng minh \(u_{k+1}>u_{k+1}\)

Thật vậy, \(u_{k+2}=\sqrt{u_{k+1}}+\sqrt{u_k}>\sqrt{u_k}+\sqrt{u_{k-1}}=u_{k+1}\)

Mặt khác \(u_n=\sqrt{u_{n-1}}+\sqrt{u_{n-2}}< \sqrt{u_n}+\sqrt{u_n}=2\sqrt{u_n}\)

\(\Rightarrow u_n^2< 4u_n\Rightarrow u_n< 4\)

\(\Rightarrow\) Dãy số tăng và bị chặn trên nên nó có giới hạn

Gọi giới hạn của dãy số là \(a\Rightarrow lim\left(u_n\right)=lim\left(u_{n-1}\right)=lim\left(u_{n+1}\right)=a\)

Từ biểu thức: \(u_{n+1}=\sqrt{u_n}+\sqrt{u_{n-1}}\)

Lấy giới hạn 2 vế: \(\Rightarrow a=\sqrt{a}+\sqrt{a}\Rightarrow\left[{}\begin{matrix}a=0\left(l\right)\\a=4\end{matrix}\right.\)

Vậy \(lim\left(u_n\right)=4\)

ta có : \(u_n=\frac{1+2^m}{2^m}\Rightarrow lim\left(u_n\right)=lim\left(\frac{1+2^m}{2^m}\right)=lim\left(1+\frac{1}{2^m}\right)=1\)

\(\begin{cases} u_1 = 4 \\ u_{n+1} = \frac{3n}{n+1} u_n - \frac{2n^2 + 6n + 3}{n^2 (n+1)^3} \end{cases}\)

=>\(\frac{(n+1) u_{n+1}}{3^{n+1}} = \frac{n u_n}{3^n} - \frac{2n^2 + 6n + 3}{3^{n+1} \cdot n^2 (n+1)^2}\)

Đặt \(v_n = \frac{n u_n}{3^n}\)

=>\(\) \(v_1 = \frac{1 \cdot 4}{3^1} = \frac{4}{3}\)

Hệ thức sẽ trở thành:

\(v_{n+1} - v_n = -\frac{2n^2 + 6n + 3}{3^{n+1} \cdot n^2 (n+1)^2}\)

\(\frac{2n^2 + 6n + 3}{3^{n+1} n^2 (n+1)^2} = \frac{3(n+1)^2 - n^2}{3^{n+1} n^2 (n+1)^2} = \frac{1}{3^n \cdot n^2} - \frac{1}{3^{n+1} (n+1)^2}\)

=>\(v_{n+1} - v_n = \frac{1}{3^{n+1} (n+1)^2} - \frac{1}{3^n \cdot n^2}\)

Cộng các sai phân tử từ 1 đến n-1, ta có:

\(\sum_{k=1}^{n-1} (v_{k+1} - v_k) = \sum_{k=1}^{n-1} \left( \frac{1}{3^{k+1} (k+1)^2} - \frac{1}{3^k \cdot k^2} \right)\)

=>\(v_n - v_1 = \frac{1}{3^n \cdot n^2} - \frac{1}{3^1 \cdot 1^2}\)

\(v_n - \frac{4}{3} = \frac{1}{3^n \cdot n^2} - \frac{1}{3} \implies v_n = 1 + \frac{1}{3^n \cdot n^2}\)

=>\(\frac{n u_n}{3^n}=1+\frac{1}{3^n \cdot n^2}\)

=>\(u_{n}=\frac{3^n}{n}+\frac{1}{n^3}\)

\(\frac{n u_n}{4} = \frac{3^n \cdot v_n}{4} = \frac{3^n}{4} \left( 1 + \frac{1}{3^n \cdot n^2} \right) = \frac{3^n}{4} + \frac{1}{4n^2}\)

=>\(\lim \left( \frac{n u_n}{4} \right) = +\infty\)

a)
\(u_1=5\)
\(u_2-u_1=1\)
\(u_3-u_2=4\)
............
\(u_n-u_{n-1}=3\left(n-1\right)-2=3n-5\)
Cộng từng vế của đẳng thức và rút gọn ta được:
\(u_n=5+1+4+7+...+3n-5\)
\(=5+\dfrac{\left(3n-5+1\right)\left(n-1\right)}{2}=5+\dfrac{\left(3n-4\right)\left(n-1\right)}{2}\).
Vậy \(u_n=5+\dfrac{\left(3n-4\right)\left(n-1\right)}{2}\) với \(n\ge1\).
Xét hiệu:
\(u_1=5\)
\(u_n-u_{n-1}=3n-5\) \(\left(n\ge2\right)\)
Với \(n\ge2\) thì \(3n-5>0\) nên \(u_n>u_{n-1}\).
Vậy \(\left(u_n\right)\) là dãy số tăng.