3.數列{an}滿足a1=1且an+1=(1+-)an+-(n1)
(ⅰ)用數學歸納法證明:an2(n2);
(ⅱ)已知不等式ln(1+x)0成立,證明:an
證明(ⅰ)當n=2時,a2=(1+-)·1+-=22,不等式成立;
假定n=k時,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,∵e>1,∴lnan+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個不等式相加:
lnan-lna1-+-+…+-+-+-+…+-
∵lna1=0
又-+-+…+-=1--+---+…+---=1--,
-+-+…+-=1--,
∴lnan1--+1--=2----<2
∴an
注第(ⅱ)問是把不等式證明的比較法,放縮法與數列的基本方法與等比數列求和融在一起,這種綜合題不單單是內容的綜合,深入到數學方法的綜合。
4.已知各項均為正數的數列{an}的前n項和sn滿足s1>1,且6sn=(an+1)(an+2),n∈n+
(ⅰ)求{an}的通項公式;
(ⅱ)設數列{bn}滿足an(--1)=1,并記tn為{bn}的前n項和,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,解決連乘最為困難,所以要考其他途徑變形
由二項式定理(1+x)n=1+c1nx+…+cnnxn(x>0)
有(1+x)n>1+c1nx=1+nx
研究3tn+1等式中右邊的連續兩項:
(1+-)3>1+-=-
[1+-]3>1+-=-
這樣的變形乘積項就能打破,下面有:
3tn+1>log2(2g-g-g…g-g-)
=log2(3n+2)=log2(an+3).
注:二項展開式在處理不等量關系及近似計算中起重要的簡化作用。
5.已知數列{an}中有相鄰兩項a2k-1,a2k是關于x的方程的兩個根,且a2k-1a2k(k=1,2,3,…)
(ⅰ)求a1,a3,a5,a7;
(ⅱ)求數列{an}的前2n項的和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k=1時,x1=3,x2=2,由a1a2→a1=2,a2=3
當k=2時,x1=6,x2=4,由a3a4→a3=4,a4=6
當k=3時,x1=9,x2=8,由a5a6→a5=8,a6=9
當k=4時,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是兩個重要的結果。