题目内容

(本小题满分14分)

在数列与中,,数列的前项和满足

,为与的等比中项,.

(Ⅰ)求的值;

(Ⅱ)求数列与的通项公式;

(Ⅲ)设.证明.

 

【答案】

(Ⅰ),

(Ⅱ),

(Ⅲ)证明见解析.

【解析】本小题主要考查等差数列的概念、通项公式及前项和公式、等比数列的概念、等比中项、不等式证明、数学归纳等基础知识,考查运算能力和推理论证能力及分类讨论的思想方法.满分14分

(Ⅰ)解:由题设有,,解得.由题设又有,,解得.

(Ⅱ)解法一:由题设,,,及,,进一步可得,,,,猜想,,.

先证,.

当时,,等式成立.当时用数学归纳法证明如下:

(1当时,,等式成立.

(2)假设时等式成立,即,.

由题设,  

    

①的两边分别减去②的两边,整理得,从而

.

这就是说,当时等式也成立.根据(1)和(2)可知,等式对任何的成立.

综上所述,等式对任何的都成立

再用数学归纳法证明,.

(1)当时,,等式成立.

(2)假设当时等式成立,即,那么

.

这就是说,当时等式也成立.根据(1)和(2)可知,等式对任何的都成立.

解法二:由题设  

    

①的两边分别减去②的两边,整理得,.所以

        ,

        ,

        ……

        ,.

将以上各式左右两端分别相乘,得,

由(Ⅰ)并化简得,.

止式对也成立.

由题设有,所以,即,.

令,则,即.由得,.所以,即,.

解法三:由题设有,,所以

,

        ,

        ……

        ,.

将以上各式左右两端分别相乘,得,化简得

,.

由(Ⅰ),上式对也成立.所以,.

上式对时也成立.

以下同解法二,可得,.

(Ⅲ)证明:.

当,时,

.

注意到,故

 .

当,时,

当,时,

.

当,时,

.

所以.

从而时,有

总之,当时有,即.

 

 

 

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