题目内容
10.记无穷数列{an}的前n项a1,a2,…,an的最大项为An,第n项之后的各项an+1,an+2,…的最小项为Bn,令bn=An-Bn.(1)若数列{an}的通项公式为an=2n2-7n+6,写出b1,b2,并求数列{bn}的通项公式;
(2)若数列{bn}的通项公式为bn=1-2n,判断{an+1-an}是否等差数列,若是,求出公差;若不是,请说明理由;
(3)若数列{bn}为公差大于零的等差数列,求证:{an+1-an}是否为等差数列.
分析 (1)数列{an}的通项公式为an=2n2-7n+6,a1=1,${a}_{n}=2(n-\frac{7}{4})^{2}$-$\frac{1}{8}$,n≥2时为单调递增数列.可得A1=1,B1=a2=0,b1=1,同理可得b2=A2-B2=a1-a3=-2.可得数列{bn}的通项公式bn=An-Bn=an-an+1=-4n+5.
(2)设d是非负整数,先证明:bn=-d(n=1,2,3…)的充分必要条件为{an}是公差为d的等差数列;而数列{bn}的通项公式为bn=1-2n,即可{an+1-an}是公差为2等差数列.
(3)由于数列{an}递增,可得An=an,Bn=an+1,bn=An-Bn=an-an+1=-(an+1-an),即可证明.
解答 (1)解:数列{an}的通项公式为an=2n2-7n+6,a1=1,${a}_{n}=2(n-\frac{7}{4})^{2}$-$\frac{1}{8}$,
n≥2时为单调递增数列.
∴A1=1,B1=a2=0,
b1=A1-B1=1-0=1,
同理可得b2=A2-B2=a1-a3=-2.
∴数列{bn}的通项公式bn=An-Bn=an-an+1=2n2-7n+6-[2(n+1)2-7(n+1)+6]=-4n+5;
(2)解:设d是非负整数,先证明:bn=-d(n=1,2,3…)的充分必要条件为{an}是公差为d的等差数列;
充分性:设d是非负整数,若{an}是公差为d的等差数列,则an=a1+(n-1)d,
∴An=an=a1+(n-1)d,Bn=an+1=a1+nd,
∴dn=An-Bn=-d,(n=1,2,3,4…).
必要性:若bn=An-Bn=-d,(n=1,2,3,4…).假设ak是第一个使ak-ak-1<0的项,
则dk=Ak-Bk=ak-1-Bk≥ak-1-ak>0,这与dn=-d≤0相矛盾,
故{an}是一个不减的数列.
∴dn=An-Bn=an-an+1=-d,即 an+1-an=d,
故{an}是公差为d的等差数列.
而数列{bn}的通项公式为bn=1-2n,
bn+1-bn=-2,
∴{an+1-an}是公差为2等差数列.
(3)证明:∵数列{an}递增,(可用反证法证明),
∴An=an,Bn=an+1,
∴bn=An-Bn=an-an+1=-(an+1-an),
∵{an+1-an}是等差数列,
∴{bn}为等差数列.
点评 本题考查了递推式的应用、等差数列的定义及其通项公式、“新定义”,考查了分析问题与解决问题的能力,考查了推理能力与计算能力,属于难题.
| A. | $\frac{4}{3}$ | B. | $\frac{5}{3}$ | C. | $\sqrt{3}$ | D. | $\frac{{2\sqrt{3}}}{3}$ |
| A. | a2<ab | B. | -ab<-b2 | C. | $\frac{1}{a}<\frac{1}{b}$ | D. | $\frac{b}{a}>\frac{a}{b}$ |
| A. | π | B. | $\frac{4π}{3}$ | C. | $\frac{5π}{3}$ | D. | 2π |