根据您提供的信息,数列\(\{a_n\}\)的定义如下:
- 初始条件:\(a_1 = 1\)
- 递推关系:\(a_{n+1} = 2a_n + 1\) (对于所有\(n \geq 1\))
我们可以使用这个递推关系来计算数列的前几项,以寻找规律或直接解决问题。
首先,我们知道\(a_1 = 1\)。
接下来计算\(a_2\):
\[a_2 = 2a_1 + 1 = 2 \times 1 + 1 = 3\]
然后是\(a_3\):
\[a_3 = 2a_2 + 1 = 2 \times 3 + 1 = 7\]
继续计算\(a_4\):
\[a_4 = 2a_3 + 1 = 2 \times 7 + 1 = 15\]
从上面的计算中,我们观察到数列的每一项似乎都是前一项的两倍加一。这暗示了数列的通项公式可能与\(2^n\)有关。实际上,通过进一步的数学归纳法证明或者更深入的分析,可以发现该序列的通项公式为\(a_n = 2^n - 1\)。
这一结论可以通过数学归纳法来证明:
- 当\(n = 1\)时,显然成立,因为\(a_1 = 2^1 - 1 = 1\)。
- 假设对于某个\(k \geq 1\),\(a_k = 2^k - 1\)成立,则有:
\[a_{k+1} = 2a_k + 1 = 2(2^k - 1) + 1 = 2^{k+1} - 2 + 1 = 2^{k+1} - 1\]
这表明如果对\(k\)成立,则对\(k+1\)也成立。
因此,数列\(\{a_n\}\)的通项公式为\(a_n = 2^n - 1\)。