(2010•蓟县一模)设数列{an}的前n项和为Sn,数列{cn}满足:cn=nan,且数列{cn}的前n项和为(n-1

(2010•蓟县一模)设数列{an}的前n项和为Sn,数列{cn}满足:cn=nan,且数列{cn}的前n项和为(n-1)Sn+2n(n∈N*).
(Ⅰ)求证:数列{Sn+2}是等比数列;
(Ⅱ)若点Pn的坐标为(1,bn)(n∈N*),函数g(x)=ln(1+x2)在x=tn([1/2]<t<2,且t≠1)处的切线始终与OPn平行(O为原点).求证:当[1/2]<t<2,且t≠1时,不等式[1b1
zbin2008 1年前 已收到1个回答 举报

小波波_卷卷毛 幼苗

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解题思路:(I)利用当n≥2时,an=Sn-Sn-1、等比数列的定义及已知即可证明;
(II)利用导数研究切线的斜率和斜率计算公式可得bn=
2tn
1+t2n].当1<t<2,[1
bn
=
1/2
(
1
tn
+tn)
单调递增,可得
1
bn]<[1/2
(
1
2n
+2n)
.再利用等比数列的前n项和公式可得:
1
b1]+[1
b2
+…+
1
bn
=
1/2
(
1
t
+
1
t2
+…+
1
tn
)
+
1
2
(t+t2+…+tn)
1
2
(1−
1
2n
)
+2n-1=2n
1
2
1
2n+1].同理当[1/2
<t<1
时,把上面的t换成
1
t],同样得出结论.于是当[1/2]<t<2,且t≠1时,不等式[1
b1
+
1
b2
+…+
1
bn
2n
1/2
1
2n+1].由(I)可知:Sn+2=4×2n-1,当n≥2时,an=Sn-Sn-1.可得an-an
1
2
=2n−(2n)
1
2
=2n
1
(
2
)n
.要证明:当[1/2]<t<2,且t≠1时,不等式[1
b1
+
1
b2
+…+
1
bn
<an-an
1/2]对任意n∈N*都成立.只要证明:2n
1
2
1
2n+1
2n
1
(
2
)n
即可.

证明:(I)由题意可知:(n-1)Sn+2n=a1+2a2+…+nan
当n≥2时,(n-1)Sn+2n-[(n-2)Sn+2(n-1)]=nan=n(Sn-Sn-1),
化为Sn+2=2(Sn-1+2),
∵n=1时,a1=2,
∴数列{Sn+2}是等比数列,首项为4,公比q=2;
(II)由函数g(x)=ln(1+x2),g′(x)=[2x
1+x2,
∴在x=tn
1/2]<t<2,且t≠1)处的切线斜率k=
2tn
1+t2n.
OPn的斜率k′=bn
∵函数g(x)=ln(1+x2)在x=tn([1/2]<t<2,且t≠1)处的切线始终与OPn平行,
∴k=k′,
∴bn=
2tn
1+t2n.
当1<t<2,[1
bn=
1/2(
1
tn+tn)单调递增,∴
1
bn]<[1/2(
1
2n+2n).

1
b1]+[1
b2+…+
1
bn=
1/2(
1
t+
1
t2+…+
1
tn)+
1
2(t+t2+…+tn)
=
1
2•

1
t(
1
tn

点评:
本题考点: 数列与不等式的综合;等比关系的确定;等差数列与等比数列的综合.

考点点评: 本题考查了等比数列的定义通项公式及其前n项和公式、递推式的意义、利用导数研究函数的单调性、不等式的证明,考查了对称代换,考查了恒成立问题的等价转化方法,考查了放缩方法,考查了推理能力和计算能力,属于难题.

1年前

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