Question

设a_n为常数，且a_n=3^n-1-2a_n-1（n∈N^*）．
（1）证明对任意n≥1，有；
（2）假设对任意n≥1有a_n＞a_n-1，求a的取值范围．

Answer 1

【答案】分析：（1）选择利用数学归纳法为妥，需要注意的是有归纳假设a_k到a_k+1的变形，利用归纳假设，注意目标的形式就能得到结果；另外可以利用递推数列来求得通项公式，当然需要对递推数列的a_n+1=pa_n+f（n）这种形式的处理要合适；这种形式的一般处理方法是：两边同时除以pⁿ⁺¹或者是构造一个等比数列，构造法有一定的技巧，如本题可设a_n-a3ⁿ=-2（a_n-1-a3^n-1），
（2）由（1）的结论可作差a_n-a_n-1＞0并代入运算，由于含有（-1）ⁿ的形式要注意对n=2k-1和n=2k进行讨论，只需取k=1，2时得到a的取值范围即可，另外一个思路是只需取n=1，2时得到a的范围，然后分n=2k-1和n=2k进行证明a_n-a_n-1＞0．具体解法参见参考答案．
解答：解：（1）证法一：
（i）当n=1时，由已知a₁=1-2a，等式成立；
（ii）假设当n=k（k≥1）等式成立，
则，
那么
=．
也就是说，当n=k+1时，等式也成立．
根据（i）和（ii），可知等式对任何n∈N，成立．

证法二：如果设a_n-a3ⁿ=-2（a_n-1-a3^n-1），
用a_n=3^n-1-2a_n-1代入，可解出．
所以是公比为-2，
首项为的等比数列．
∴．
即．

（2）解法一：由a_n通项公式．
∴a_n＞a_n-1（n∈N）等价于．①
（i）当n=2k-1，k=1，2，时，
①式即为
即为．
②式对k=1，2，都成立，
有．
（ii）当n=2k，k=1，2时，
①式即为．
即为．
③式对k=1，2都成立，有．
综上，①式对任意n∈N_*，成立，有．
故a的取值范围为．
解法二：如果a_n＞a_n-1（n∈N_*）成立，
特别取n=1，2有a₁-a=1-3a＞0．a₂-a₁=6a＞0．
因此．下面证明当．时，
对任意n∈N_*，a_n-a_n-1＞0．
由a_n的通项公式5（a_n-a_n-1）=2×3^n-1+（-1）^n-13×2^n-1+（-1）ⁿ5×3×2^n-1a．
（i）当n=2k-1，k=1，2时，
5（a_n-a_n-1）=2×3^n-1+3×2^n-1-5×3×2^n-1a＞2×2^n-1+3×2^n-1-5×3×2^n-1=0
（ii）当n=2k，k=1，2时，
5（a_n-a_n-1）=2×3^n-1-3×2^n-1+5×3×2^n-1a＞2×3^n-1-3×2^n-1≥0．
故a的取值范围为．
点评：本题主要考查数列、等比数列的概念，考查数学归纳法，考查灵活综合运用数学知识分析问题和解决问题的能力．对递推数列的a_n+1=pa_n+f（n）这种形式的考查是一个难点，同时除以pⁿ⁺¹得到，然后用累加法得到的等式可得结果，或者是构造一个等比数列a_n+1+kf（n）=p（a_n+kf（n））（不具有普适性）．