题目内容

(2012•虹口区一模)已知Sn是数列{an}的前n项和,2Sn=Sn-1-(
1
2
)n-1+2
(n≥2,n∈N*),且a1=
1
2
.
(1)求a2的值,并写出an和an+1的关系式;
(2)求数列{an}的通项公式及Sn的表达式;
(3)我们可以证明:若数列{bn}有上界(即存在常数A,使得bn<A对一切n∈N*恒成立)且单调递增;或数列{bn}有下界(即存在常数B,使得bn>B对一切n∈N*恒成立)且单调递减,则
lim
n→∞
bn
存在.直接利用上述结论,证明:
lim
n→∞
Sn
存在.
分析:(1)由2Sn=Sn-1-(
1
2
)n-1+2
,且a1=
1
2
,令n=2可求a2,利用an+1=Sn+1-Sn可求出an和an+1的关系式
(2)由(1)可构造得{2nan}是首项为1,公差为1的等差数列,可先求2nan,进而可求an,sn
(3)由Sn+1-Sn的差的符号可判断单调性,结合单调性可判断其的上界,可证
解答:解:(1)∵2Sn=Sn-1-(
1
2
)n-1+2
,且a1=
1
2
.
∴2S2=S1-
1
2
+2
∴a2=
1
2
.
当n≥2时,2Sn=Sn-1-(
1
2
)n-1+2
①;
2Sn+1=Sn-(
1
2
)n+2
②
②-①得2an+1=an+(
1
2
)n
.
又2a2=1=a1+(
1
2
)1
,即n=1时也成立.
∴2an+1=an+(
1
2
)n
(n∈N*)…(5分)
解:(2)由(1)得2n+1an+1=2nan+1,2a1=1,
∴{2nan}是首项为1,公差为1的等差数列,
∴2nan=1+(n-1)×1=n,
∴an=
n
2n
,n≥2时,2Sn-Sn-1=-(
1
2
)n-1+2
,Sn+an=-(
1
2
)n-1+2
,Sn=2-
n+2
2n
,
又S1=a1=
1
2
,也满足上式,
∴Sn=2-
n+2
2n
(n∈N*)…(10分)
证明:(3)∵Sn+1-Sn=(2-
n+3
2n+1
)-(2-
n+2
2n
)=
n+1
2n+1
>0
,
∴{Sn}单调递增,
又Sn=2-
n+2
2 n
<2
,
∴
lim
n→∞
Sn
存在…(15分)
点评:本题主要考查了数列的递推公式在数列通项公式求解中的应用,及构造等差数列求解通项的应用,数列的单调性在数列的范围求解中的应用
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