题目内容

数列{an}满足:an+1=3an-3an2,n=1,2,3,…,
(Ⅰ)若数列{an}为常数列,求a1的值;
(Ⅱ)若a1=
1
2
,求证:
2
3
a2n
3
4

(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,求证:数列{a2n}单调递减.
分析:(Ⅰ)由题意知an+1=anan=
an+3
2
,由此可推导出a=0,或a=
2
3

(Ⅱ)用数学归纳法证明
2
3
a2n
3
4

(Ⅲ)因为a2n-a2n-2=3(3a2n-2-3a2n-22)-3(3a2n-2-3a2n-222-a2n-2=-27a2n-24+54a2n-23-36a2n-22+8a2n-2(n≥2),
所以只要证明-27a2n-24+54a2n-23-36a2n-22+8a2n-2<0,然后用分析法能够证明数列{a2n}单调递减.
解答:解:(Ⅰ)因为数列{an}为常数列,
所以an+1=anan=
an+3
2

解得an=0或an=
2
3

由n的任意性知,a1=0或a1=
2
3

所以a=0,或a=
2
3

(Ⅱ)用数学归纳法证明
2
3
a2n
3
4

1当n=12时,a2=
3
4
3,符合上式,
②假设当n=k(k≥1)时,
2
3
a2k
3
4

因为
2
3
a2k
3
4

所以
9
16
≤3a2k-3
a
2
2k
2
3

9
16
a2k+1
2
3

从而
2
3
<3a2k+1-3
a
2
2k+1
189
256

2
3
a2k+2
189
256

因为
189
256
3
4

所以,当n=k+1时,
2
3
a2k+2
3
4
成立,
由①,②知,
2
3
a2k
3
4

(Ⅲ)因为a2n-a2n-2=3(3a2n-2-3a2n-22)-3(3a2n-2-3a2n-222-a2n-2=-27a2n-24+54a2n-23-36a2n-22+8a2n-2(n≥2),
所以只要证明-27a2n-24+54a2n-23-36a2n-22+8a2n-2<0,
由(Ⅱ)可知,a2n-2>0,所以只要证明-27a2n-23+54a2n-22-36a2n-2+8<0,
即只要证明27a2n-23-54a2n-22+36a2n-2-8>0,
令f(x)=27x3-54x2+36x-8,
f'(x)=27×3x2-54×2x+36=9(9x2-12x+4)=9(3x-2)2≥0,
所以函数f(x)在R上单调递增,
因为
2
3
a2n-2
3
4
,所以f(a2n-2)>f(
2
3
)=0

即27a2n-23-54a2n-22+36a2n-2-8>0成立,
故a2n<a2n-2
所以数列{a2n}单调递减.
点评:本题以数列为载体,考查不等式的证明,解题时要注意数列归纳法和分析法的证明技巧.
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