题目内容
【题目】设
为正整数,若两个项数都不小于
的数列
,
满足:存在正数
,当
且
时,都有
,则称数列
,
是“
接近的”.已知无穷等比数列
满足
,无穷数列
的前
项和为
,
,且
,
.
(1)求数列
通项公式;
(2)求证:对任意正整数
,数列
,
是“
接近的”;
(3)给定正整数
,数列
,
(其中
)是“
接近的”,求
的最小值,并求出此时的
(均用
表示).(参考数据:
)
【答案】(1)
(2)证明见解析(3)
的最小值
,此时![]()
【解析】
(1)设等比数列
公比为
,由
,可求得首项和公比,进而求得通项;
(2)只需证明
成立,即可得证;
(3)由题设可求得
,根据定义进而得到
对
都成立,再构造函数求解即可.
(1)设等比数列
公比为
,由
得
,解得
,故
.
(2)![]()
.
对任意正整数
,当
,且
时,有
,
则
,即
成立,
故对任意正整数
,数列
,
是“
接近的”.
(3)由
,得到
,且
,
从而
,于是
.
当
时,
,
,解得
,
当
时,
,又
,
整理得
,所以
,因此数列
为等差数列.
又因为
,
,则数列
的公差为1,故
.
根据条件,对于给定正整数
,当
且
时,都有
成立,
即
①对
都成立.
考察函数
,
,令
,
则
,当
时,
,所以
在
上是增函数.
又因为
,所以当
时,
,即
,
所以
在
上是增函数.
注意到
,
,
,
,
故当
时,
的最大值为
,
的最小值为
.
欲使满足①的实数
存在,必有
,即
,
因此
的最小值
,此时
.
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