第六章第二节 数列的应用(3)

2019-06-17 19:52

则由递推关系得ak?1?ak?342?m(m?1)?1是奇数。

根据数学归纳法,对任何n?N?,an都是奇数。 (II)(方法一)由an?1?an?14(an?1)(an?3)知,an?1?an当且仅当an?1或an?3。

1?34另一方面,若0?ak?1,则0?ak?1??1;若ak?3,则ak?1?3?342?3.

根据数学归纳法,0?a1?1,?0?an?1,?n?N?;a1?3?an?3,?n?N?. 综合所述,对一切n?N?都有an?1?an的充要条件是0?a1?1或a1?3。

a1?34222(方法二)由a2?2?a1,得a1?4a1?3?0,于是0?a1?1或a1?3。

an?1?an?an?34?an?1?342?(an?an?1)(an?an?1)4,

因为a1?0,an?1?an?34,所以所有的an均大于0,因此an?1?an与an?an?1同号。

根据数学归纳法,?n?N?,an?1?an与a2?a1同号。 因此,对一切n?N?都有an?1?an的充要条件是0?a1?1或a1?3。

a1?a,a2?b,28.各项均为正数的数列{an},且对满足m?n?p?q的正整数m,n,p,q都

am?an(1?am)(1?an)12?ap?aq(1?ap)(1?aq)45.

(1)当a?,b?时,求通项an;

1?an??.

(2)证明:对任意a,存在与a有关的常数?,使得对于每个正整数n,都有

am?an(1?am)(1?an)??解:(1)由?ap?aq(1?ap)(1?aq).将a1?12得

a1?an(1?a1)(1?an)a2?an?1(1?a2)(1?an?1),a2?45代入化简得

an?2an?1?1an?1?2.

11

所以

1?an1?an?11?an?1?, 31?an?1}为等比数列,从而

故数列{1?an1?an13n1?an1?an?,即an?3?13?1nn.

可验证,an?3?13?1nn满足题设条件.

(2) 由题设

am?an(1?am)(1?an)?的值仅与m?n有关,记为bm?n,则

a?anbn?1?a1?an(1?a1)(1?an)(1?a)(1?an).

考察函数 f(x)?a?x(1?a)(1?x)(x?0),则在定义域上有

?1?1?a,??1f(x)?g(a)??,?2?a?1?a,?a?1a?10?a?1

*故对n?N, bn?1?g(a)恒成立.

又 b2n?2an(1?an)2?g(a), 12注意到0?g(a)?g(a),解上式得

1?g(a)?1?2g(a)g(a)11?g(a)?1?2g(a)??an?1?g(a)?1?2g(a)g(a),

取??1?g(a)?1?2g(a)g(a),即有

??an??.. 129.已知数列?an?的前n项和Sn??an?()2n?1?2(n为正整数)。

n(Ⅰ)令bn?2an,求证数列?bn?是等差数列,并求数列?an?的通项公式;

12

(Ⅱ)令cn?n?1nan,Tn?c1?c2?........?cn试比较Tn与

15n2n?1的大小,并予以证明。

12解(I)在Sn??an?()n?1?2中,令n=1,可得S1??an?1?2?a1,即a1?2n?1当n?2时,Sn?1??an?1?()n?2?2,?an?Sn?Sn?1??an?an?1?(),

11221n?1nn?1?2an?an?1?(),即2an?2an?1?1.

2 ?bn?2nan,?bn?bn?1?1,即当n?2时,bn?bn?1?1. 又b1?2a1?1,?数列?bn?是首项和公差均为1的等差数列. 于是bn?1?(n?1)?1?n?2an,?an?(II)由(I)得cn?Tn?2?1n?1nnn2n.

1nan?(n?1)(),所以

212131n?3?()?4?()?K?(n?1)() 222211213141n?1Tn?2?()?3?()?4?()?K?(n?1)() 22222112131n1n?1Tn?1?()?()?K?()?(n?1)() 22222由①-②得

11n?1[1?()]1n?13n?32?1?4?(n?1)()??n?112221?

2?Tn?3?n?32nTn?5n2n?1?3?n?32n?5n2n?1?(n?3)(2?2n?1)2(2n?1)nnn

于是确定Tn与5n2n?12的大小关系等价于比较2与2n?1的大小

345由2?2?1?1;2?2?2?1;2?2?3?1;2?2?4?1;2?2?5;K 2?2n?1.证明如下: 可猜想当n?3时,n证法1:(1)当n=3时,由上验算显示成立。

k?1k(2)假设n?k?1时2?2g2?2(2k?1)?4k?2?2(k?1)?1?(2k?1)?2(k?1)?1

所以当n?k?1时猜想也成立

n综合(1)(2)可知 ,对一切n?3的正整数,都有2?2n?1.

13

证法2:当n?3时

2?(1?1)?Cn?Cn?Cn?K?Cnnn012n?1?Cn?Cn?Cn?Cnn01n?1?Cn?2n?2?2n?1

n综上所述,当n?1,2时Tn?5n2n?1,当n?3时Tn?5n2n?1

30.设数列?an?的前n项和为Sn,对任意的正整数n,都有an?5Sn?1成立,记

bn?4?an1?an(n?N)。

*(I)求数列?an?与数列?bn?的通项公式;

(II)设数列?bn?的前n项和为Rn,是否存在正整数k,使得Rn?4k成立?若存在,找出一个正整数k;若不存在,请说明理由; (III)记cn?b2n?b2有Tn?32n1?(n?N),设数列?cn?的前n项和为Tn,求证:对任意正整数n都

*;

14解(I)当n?1时,a1?5S1?1,?a1??又?an?5Sn?1,an?1?5Sn?1?1

?an?1?an?5an?1,即an?1an??14

14

14∴数列?an?是首项为a1??4?(?),bn?n,公比为q??))n的等比数列,

1414∴an?(?14(n?N) ?????????????3分

n*1?(?(II)不存在正整数k,使得Rn?4k成立。

4?(?1414))n证明:由(I)知bn?1?(?5(?4)2k?1?4?n5(?4)?1n

?b2k?1?b2k?8??1?5(?4)?2k?1?8?516?1k?2016?4k?8?15?16?40(16?1)(16?4)kkk?8.

∴当n为偶数时,设n?2m(m?N)

14

∴Rn?(b1?b2)?(b3?b4)???(b2m?1?b2m)?8m?4n 当n为奇数时,设n?2m?1(m?N?)

∴Rn?(b1?b2)?(b3?b4)???(b2m?3?b2m?2)?b2m?1?8(m?1)?4?8m?4?4n ∴对于一切的正整数n,都有Rn?4k ∴不存在正整数k,使得Rn?4k成立。 ?????????????8分 (III)由bn?4?5(?4)?1542nn得

cn?b2n?1?b2n?133?1?43542n?1?1?15?16nnn(16?1)(16?4)?15?16n2nn(16)?3?16?4?15?16(16)n2n?1516n又b1?3,b2?,?c2?,

当n?1时,T1?当n?2时,

32,

1Tn?43?25?(1162?1163???116n)?43?25?162[1?(1?11161)n?2]16694832 ??43?25?161?21?16*31.对于数列{un},若存在常数M>0,对任意的n?N,恒有

un?1?un?un?un?1???u2?u1?M, 则称数列{un}为B?数列.

(Ⅰ)首项为1,公比为?12的等比数列是否为B-数列?请说明理由;

(Ⅱ)设Sn是数列{xn}的前n项和.给出下列两组判断: A组:①数列{xn}是B-数列, ②数列{xn}不是B-数列; B组:③数列{Sn}是B-数列, ④数列{Sn}不是B-数列.

请以其中一组中的一个论断为条件,另一组中的一个论断为结论组成一个命题. 判断所给命题的真假,并证明你的结论;

15


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