题目内容
13.正项数列{an}的前项和Sn,对于任意的那n∈N*,都有a13+a23+a33+…+an3=Sn2(I)求数列{an}的通项公式an;
(Ⅱ)令bn=$\frac{{a}_{n+1}}{{{a}_{n}}^{2}•{{a}_{n+2}}^{2}}$,数列{bn}的前n项和为Tn,证明:对于任意的n∈N*,都有有$\frac{2}{9}$≤Tn<$\frac{5}{16}$.
分析 (1)两次运用“两式相减”得到an+13=2Sn+1-an+1,和an+1-an=1,进而得到等差数列,求出通项公式;
(2)先裂项bn=$\frac{1}{4}$[$\frac{1}{n^2}$-$\frac{1}{(n+2)^2}$],再求和,最后放缩得到结论.
解答 解:(1)根据题意,a13+a23+a33+…+an3=Sn2,
所以,a13+a23+a33+…+an3+an+13=Sn+12,
两式相减得,an+13=Sn+12-Sn2,
所以,an+12=Sn+1+Sn=2Sn+1-an+1,-----①
因此,an2=2Sn-an,------------------②
①②两式相减得,an+1-an=1,
所以,数列{an}为等差数列,首项为1,公差为1,
所以,an=n;
(2)∵bn=$\frac{{a}_{n+1}}{{{a}_{n}}^{2}•{{a}_{n+2}}^{2}}$=$\frac{n+1}{n^2•(n+2)^2}$
=$\frac{1}{4}$•$\frac{(n+2)^2-n^2}{n^2•(n+2)^2}$=$\frac{1}{4}$[$\frac{1}{n^2}$-$\frac{1}{(n+2)^2}$],
∴Tn=$\frac{1}{4}$[($\frac{1}{1^2}$-$\frac{1}{3^2}$)+($\frac{1}{2^2}$-$\frac{1}{4^2}$)+($\frac{1}{3^2}$-$\frac{1}{5^2}$)+…+($\frac{1}{n^2}$-$\frac{1}{(n+2)^2}$)]
=$\frac{1}{4}$[($\frac{1}{1^2}$+$\frac{1}{2^2}$)-($\frac{1}{(n+1)^2}$+$\frac{1}{(n+2)^2}$)]
显然Tn单调递增,当n=1时,(Tn)min=$\frac{1}{4}$×$\frac{8}{9}$=$\frac{2}{9}$,
且Tn<$\frac{1}{4}$•($\frac{1}{1^2}$+$\frac{1}{2^2}$)=$\frac{5}{16}$,
故对于任意的n∈N*,都有有$\frac{2}{9}$≤Tn<$\frac{5}{16}$.
点评 本题主要考查了数列通项公式的求解和数列不等式的证明,涉及等差数列的定义和运用裂项相消的方法对数列求和,以及不等式的放缩,属于难题.
| A. | -1 | B. | -2 | C. | 2 | D. | 2或-1 |