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=
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(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=an,an=
,由此可推导出a=0,或a=
.
(Ⅱ)用数学归纳法证明
<a2n≤
.
(Ⅲ)因为a2n-a2n-2=3(3a2n-2-3a2n-22)-3(3a2n-2-3a2n-22)2-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.
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(Ⅱ)用数学归纳法证明
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(Ⅲ)因为a2n-a2n-2=3(3a2n-2-3a2n-22)-3(3a2n-2-3a2n-22)2-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=an,an=
,
解得an=0或an=
,
由n的任意性知,a1=0或a1=
,
所以a=0,或a=
;
(Ⅱ)用数学归纳法证明
<a2n≤
,
1当n=12时,a2=
3,符合上式,
②假设当n=k(k≥1)时,
<a2k≤
,
因为
<a2k≤
,
所以
≤3a2k-3
<
,
即
≤a2k+1<
,
从而
<3a2k+1-3
≤
,
即
<a2k+2≤
,
因为
<
,
所以,当n=k+1时,
<a2k+2≤
成立,
由①,②知,
<a2k≤
;
(Ⅲ)因为a2n-a2n-2=3(3a2n-2-3a2n-22)-3(3a2n-2-3a2n-22)2-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
<a2n-2≤
,所以f(a2n-2)>f(
)=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.
所以an+1=an,an=
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解得an=0或an=
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由n的任意性知,a1=0或a1=
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所以a=0,或a=
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(Ⅱ)用数学归纳法证明
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1当n=12时,a2=
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②假设当n=k(k≥1)时,
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因为
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所以
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| a | 2 2k |
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即
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从而
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| a | 2 2k+1 |
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| 256 |
即
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因为
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| 256 |
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所以,当n=k+1时,
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由①,②知,
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(Ⅲ)因为a2n-a2n-2=3(3a2n-2-3a2n-22)-3(3a2n-2-3a2n-22)2-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
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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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