题目内容

定义Fxy)= yx>0,y>0).

(Ⅰ)设函数fn)=  (n∈N*),求函数fn)的最小值;

(Ⅱ)解关于x的不等式F(2,x a -1)≤(a -1)2

(Ⅲ)设gx)=Fx,2),正项数列{an}满足:a1=3,ga n+1)= ,求数列{ an}

的通项公式,并求所有可能的乘积aiaj(1≤i≤j≤n)的和.

解法一:(Ⅰ)fn)= ,

因为2n2-(n+1)2=(n-1)2-2,

n≥3时,(n-1)2-2>0,所以当n≥3时fn+1)>fn);

当,n<3时,(n-1)2-2<O,所以当n<3时f(n+1)<f(n).

所以当n=3时fn)取到最小值为f(3)=

(Ⅱ)原不等式等价于不等式组

(i)当a>1时,2<a+1<2a,原不等式的解集是{x|a+1<x≤2a}.

(ii)当a=l时,2a=a+1=2,原不等式的解集是空集

(iii)当a<1时,2a<a+1<2,原不等式的解集为{x|a+1<x≤2}.

综上,a>1时,原不等式的解集是(a+1,2a);a=1时,原不等式的解集是

a<l时,原不等式的解集是(a+1,2).

(Ⅲ)因为gx)=2x,所以gan+1)= ,又gan+1)= = ,

所以an+1=3an.又a1=3, 所以数列{an}是首项a1=3,公比为3的等比数列,

所以an=3?3 n-1=3 n.

记数列{3 n}的所有可能的乘积(1≤ijn)的和为S,则

S=a1?a1+(a1+a2) ?a2+…+(a1+a2+…+an) ?an

= 3?31+(3+32) ?32+…+(3+32+…+3n) ?3n

=

= +

=

=

解法二:(Ⅰ)由f(n= ,计算得:

n

1

2

3

4

5

……

f(n)

2

1

1

据此猜想n=3时,fn)取到最小值.

以下用数学归纳法证明n≥5时,n2<2 n成立.

(i)当n=5时,52<2 5,不等式成立.

(ii)假设n=kk≥5)时不等式成立,即k2>2 k

那么2k+1=2 k ?2>k2 ?2 ,

因为k≥5,所以2k2-(k+1)2=k2-2k-1=(k-1)2-2>0.

所以2k+1>(k+1)2.即当n=k+1时,不等式也成立.

根据(i)和(ii)所述,对于所有n≥5,n∈N *n2<2 n都成立.

结合上表可知猜想正确,即当n=3时fn)取到最小值为f(3)=.

(Ⅱ)同解法一.

(Ⅲ)同解法一,得an=3n.

ai?aj=3i?3j=3i+j  (1≤ijn),列表如下:

记数列{3n}的所有可能的乘积(1≤ijn)的和为S,将这个“上三角形”表绕“对角线”对称地填在“下三角形”中,得到正方形数表:

记第一行的和为S1,那么2S一(32+34+36+…+32n)=S1(1+3+32+…+3n-1).

所以2S =(3 n-1)(1+3+32+…+3 n-1)+(9 n -1),

所以S =

解法三:(Ⅰ)因为fn)= ,设

所以当时,<0,所以,内单调递减;

时,>0,所以,内单调递增。

所以f(n= 的最小值只可能在n=2或n=3处取到,

注意到f(2)=1,f(3)=,所以当n=3时,fn)取到最小值为 f(3)=.

(Ⅱ)、(Ⅲ)同解法一.

解法四:(Ⅰ)同解法二,猜想n=3时, fn)取到最小值.

证明如下:当n≥5时,

因为n≥5时,n-2≥3,

所以=1.

结合上表可知猜想正确,即当n=3时,fn)取到最小值为f(3)= .

(Ⅱ)(Ⅲ)同解法一。

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