题目内容

设数列{an}具有以下性质:①a1=1;②当n∈N*时,an≤an+1
(Ⅰ)请给出一个具有这种性质的数列,使得不等式
a
2
1
a2
+
a
2
2
a3
+
a
2
3
a4
+…+
a
2
n
an+1
3
2
对于任意的n∈N*都成立,并对你给出的结果进行验证(或证明);
(Ⅱ)若bn=(1-
an
an+1
)
1
an+1
,其中n∈N*,且记数列{bn}的前n项和Bn,证明:0≤Bn<2.
分析:(I)令
a
2
1
a2
=1,
a
2
2
a3
=
1
3
a
2
3
a4
=
1
32
,…,
a
2
n
an+1
=
1
3n-1
,则无穷数列{an}可由a1=1,an+1=3n-1an2(n≥1)给出,显然,该数列满足a1=1,an≤an+1(n∈N*),利用等比数列求和也满足条件;
(II)根据an≤an+1可得,∴bn≥0,则Bn=b1+b2+…+bn≥0,将bn=(1-
an
an+1
)
1
an+1
=
an
an+1
(
1
an
-
1
an+1
)
转化成
(
1
an
-
1
an+1
)(
an
an+1
+
an
an+1
)≤2(
1
an
-
1
an+1
)
,然后叠加可得结论.
解答:(Ⅰ)解:令
a
2
1
a2
=1,
a
2
2
a3
=
1
3
a
2
3
a4
=
1
32
,…,
a
2
n
an+1
=
1
3n-1

则无穷数列{an}可由a1=1,an+1=3n-1an2(n≥1)给出.
显然,该数列满足a1=1,an≤an+1(n∈N*),
a
2
1
a2
+
a
2
2
a3
+…+
a
2
n
an+1
=1+
1
3
+…+
1
3n-1
=
3
2
(1-
1
3n
)<
3
2
------------------(6分)
(Ⅱ)证明∵bn=(1-
an
an+1
)
1
an+1
anan+1
,∴bn≥0.
∴Bn=b1+b2+…+bn≥0.-------------------------(8分)
bn=(1-
an
an+1
)
1
an+1
=
an
an+1
(
1
an
-
1
an+1
)

=
an
an+1
(
1
an
-
1
an+1
)(
1
an
+
1
an+1
)

=(
1
an
-
1
an+1
)(
an
an+1
+
an
an+1
)≤2(
1
an
-
1
an+1
)

Bn≤2(
1
a1
-
1
an+1
)<
2
a1
=2

∴0≤Bn<2.--------------------------------(14分)
点评:本题主要考查了数列与不等式的综合,以及数列的函数特性和求和,同时考查了转化的思想和计算能力,属于中档题.
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