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3.數(shù)列{an}滿足a1=1且an+1=(1+-)an+-(n1)
(Ⅰ)用數(shù)學(xué)歸納法證明:an2(n2);
(Ⅱ)已知不等式ln(1+x)0成立,證明:an
證明(Ⅰ)當(dāng)n=2時(shí),a2=(1+-)·1+-=22,不等式成立;
假定n=k時(shí),ak2,
ak+1=(1+-)·ak+-2(1+-)+-,
∵1+->1,->0 ∴ak+12
由上面n=2與n=k+1,可知不等式an2,對n=2,3,…成立。
證明(Ⅱ)an+1=(1+-)·an+-
由(Ⅰ)an1,n=1,2,3,…易得-- ∴an+1an·(1+-+-)
兩邊取以e為底的對數(shù),∵e>1,∴l(xiāng)nan+1lnan+ln[1+(-+-)]
又由(Ⅱ)給出的條件ln(1+x)0
上面的不等式可變形為:lnan+1-lnan-+-
即lnan-lnan-1-+-
lnan-1-lnan-2-+-
……
lna2-lna1-+-
把以上n-1個(gè)不等式相加:
lnan-lna1-+-+…+-+-+-+…+-
∵lna1=0
又-+-+…+-=1--+---+…+---=1--,
-+-+…+-=1--,
∴l(xiāng)nan1--+1--=2----<2
∴an
注第(Ⅱ)問是把不等式證明的比較法,放縮法與數(shù)列的基本方法與等比數(shù)列求和融在一起,這種綜合題不單單是內(nèi)容的綜合,深入到數(shù)學(xué)方法的綜合。
4.已知各項(xiàng)均為正數(shù)的數(shù)列{an}的前n項(xiàng)和Sn滿足S1>1,且6Sn=(an+1)(an+2),n∈N+
(Ⅰ)求{an}的通項(xiàng)公式;
(Ⅱ)設(shè)數(shù)列{bn}滿足an(--1)=1,并記Tn為{bn}的前n項(xiàng)和,求證:3Tn+1>log2(an+3),n∈N+。
解:(Ⅰ)a1=S1>1
6Sn-6Sn-1=an2+3an+2-(a2n-1+3an-1+2)
6an=(an+an-1)(an-an-1)+3(an-an-1)
(an+an-1)(an-an-1)-3(an+an-1)=0
∵an>0,an-1>0
∴an-an-1=3
又6a1=a21+3a1+2,a1>1,∴a1=2
∴an=3n-1
分析(2)--1=-,-=-
bn=log2-
Tn=b1+b2+…+bn=log2-g-g-g…g-
=log2(1+-)(1+-)(1+-)…(1+-)
3Tn+1=log22g(1+-)3g(1+-)3g(1+-)3g…g(1+-)3
在不等式證明中,解決連乘較為困難,所以要考其他途徑變形
由二項(xiàng)式定理(1+x)n=1+C1nx+…+Cnnxn(x>0)
有(1+x)n>1+C1nx=1+nx
研究3Tn+1等式中右邊的連續(xù)兩項(xiàng):
(1+-)3>1+-=-
[1+-]3>1+-=-
這樣的變形乘積項(xiàng)就能打破,下面有:
3Tn+1>log2(2g-g-g…g-g-)
=log2(3n+2)=log2(an+3).
注:二項(xiàng)展開式在處理不等量關(guān)系及近似中起重要的簡化作用。
5.已知數(shù)列{an}中有相鄰兩項(xiàng)a2k-1,a2k是關(guān)于x的方程的兩個(gè)根,且a2k-1a2k(k=1,2,3,…)
(Ⅰ)求a1,a3,a5,a7;
(Ⅱ)求數(shù)列{an}的前2n項(xiàng)的和S2n;
(Ⅲ)記f(n)=-(-+3),Tn=-+-+-+…+-
求證:-Tn-(n∈N*)
(Ⅰ)解:方程(x-3k)(x-2k)=0,x1=3k,x2=2k
當(dāng)k=1時(shí),x1=3,x2=2,由a1a2→a1=2,a2=3
當(dāng)k=2時(shí),x1=6,x2=4,由a3a4→a3=4,a4=6
當(dāng)k=3時(shí),x1=9,x2=8,由a5a6→a5=8,a6=9
當(dāng)k=4時(shí),x1=12,x2=16,由a7a8→a7=12,a8=16
∴a1=2,a3=4,a5=8,a7=12
分析(2)S2n=(a1+a3+a5+a8)+(a2+a4+a6+a7)+a9+…+a2n
=3(1+2+…+n)+2+22+…+2n=-n(n+1)+2n+1-2.
分析(3)f(n)=12(-+3)
n=2,f(2)=2,n=3,f(3)=2,
n=4,f(4)=1,n=5,f(5)=1,
隨著n的變化,很難確定f(n)=?
要證-≤Tn≤-
T1=-=-,T2=-+-=-
由此看出T1、T2是兩個(gè)重要的結(jié)果。
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