题目内容
21. 已知定义在R上的函数f(x)和数列{an}满足下列条件:a1=a, an=f(an-1)(n=2,3,4,…), a2≠a1,
f(an)-f(an-1)=k(an-an-1)(n=2,3,4,…).
其中a为常数,k为非零常数.
(Ⅰ)令bn=an+1-an(n∈N*),证明数列{bn}是等比数列;
(Ⅱ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅲ)当|k|<1时,求
an.
21.本小题主要考查函数、数列、等比数列和极限等概念.考查灵活应用数学知识分析问题和解决问题的能力.
(Ⅰ)证明:由b1=a2-a1≠0,可得
b2=a3-a2=f(a2)-f(a1)=k(a2-a1)≠0.
由数学归纳法可证bn=an+1-an≠0(n∈N*).
由题设条件,当n≥2时,
=![]()
=![]()
=![]()
=k.
因此,数列{bn}是一个公比为k的等比数列.
(Ⅱ)解: 由(Ⅰ)知,bn=kn-1b1=kn-1(a2-a1) (n∈N*).
当k≠1时
b1+b2+…+bn-1=(a2-a1)
(n≥2);
当k=1时
b1+b2+…+bn-1=(n-1)(a2-a1) (n≥2).
而 b1+b2+…+bn-1=(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)
=an-a1 (n≥2).
所以,当k≠1时
an-a1=(a2-a1)
(n≥2).
上式对n=1也成立.所以,数列{an}的通项公式为
an=a+(f(a)-a)
(n∈N*).
当k=1时
an-a1=(n-1)(a2-a1) (n≥2).
上式对n=1也成立.所以,数列{an}的通项公式为
an=a+(n-1)(f(a)-a) (n∈N*).
(Ⅲ)解:当|k|<1时,
an=
[a+(f(a)-a)
]
=a+
.