题目内容
【题目】已知数列
的前
项和为
,且对任意正整数
,都有
成立.记
.
(Ⅰ)求数列
和
的通项公式;
(Ⅱ)设
,数列
的前
项和为
,求证:
.
【答案】(Ⅰ)
,
(Ⅱ)见解析.
【解析】试题分析:(I)由
成立,可得
时,
,可得出数列
为等比数列,从而可得数列
的通项公式,根据对数的运算性质可得
;(II)利用(I)的结论,可得
,根据裂项求和求出数列
的前
项和为
,再利用放缩法即可证明结论.
试题解析:(Ⅰ)在
中,令
得
.
因为对任意正整数
,都有
成立,
时,
,
两式作差得,
,所以
,
又
,所以数列
是以
为首项,4为公比的等比数列,即
,
∴
(Ⅱ)∵
,
∴
.
∴
.
![]()
∴对任意
,
.
又
,所以,
为关于
的增函数,所以
,
综上, ![]()
【方法点晴】本题主要考查等差数列的通项与等比数列的定义,以及裂项相消法求数列的和,属于中档题. 裂项相消法是最难把握的求和方法之一,其原因是有时很难找到裂项的方向,突破这一难点的方法是根据式子的结构特点,常见的裂项技巧:(1)
;(2)
; (3)
;(4)
;此外,需注意裂项之后相消的过程中容易出现丢项或多项的问题,导致计算结果错误.
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