题目内容
【题目】已知数列的前项和为,且对任意正整数,都有成立.记.
(Ⅰ)求数列和的通项公式;
(Ⅱ)设,数列的前项和为,求证: .
【答案】(Ⅰ), (Ⅱ)见解析.
【解析】试题分析:(I)由成立,可得时, ,可得出数列为等比数列,从而可得数列的通项公式,根据对数的运算性质可得;(II)利用(I)的结论,可得,根据裂项求和求出数列的前项和为,再利用放缩法即可证明结论.
试题解析:(Ⅰ)在中,令得.
因为对任意正整数,都有成立, 时, ,
两式作差得, ,所以,
又,所以数列是以为首项,4为公比的等比数列,即,
∴
(Ⅱ)∵,
∴.
∴.
∴对任意, .
又,所以, 为关于的增函数,所以,
综上,
【方法点晴】本题主要考查等差数列的通项与等比数列的定义,以及裂项相消法求数列的和,属于中档题. 裂项相消法是最难把握的求和方法之一,其原因是有时很难找到裂项的方向,突破这一难点的方法是根据式子的结构特点,常见的裂项技巧:(1) ;(2) ; (3);(4) ;此外,需注意裂项之后相消的过程中容易出现丢项或多项的问题,导致计算结果错误.
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