题目内容

1.已知函数f(x)=$\frac{1}{3}$x3-x,f′(x)是函数f(x)的导函数,数列{an}满足条件:a1≥1,an+1≥f′(an+1).
(1)猜想an与2n-1的大小关系,并用数学归纳法证明你的结论;
(2)证明:$\frac{1}{1+{a}_{1}}$+$\frac{1}{1+{a}_{2}}$+$\frac{1}{1+{a}_{3}}$+…+$\frac{1}{1+{a}_{n}}$<1.

分析 (1)先猜想an与2n-1的大小关系,然后利用数学归纳法证明你的结论;
(2)由(1)得1+an≥2n,$\frac{1}{1+{a}_{n}}$≤$\frac{1}{{2}^{n}}$,然后利用放缩法进行证明不等式.

解答 解:(1)∵f′(x)=x2-1,an+1≥f′(an+1).
∴an+1≥(an+1)2-1.
∵g(x)=(x+1)2-1=x2+2x在[-1,+∞)上单调递增,
∴由a1≥1,an+1≥(an+1)2-1.
得a2≥22-1.
进而得到a3≥23-1,猜想an≥2n-1.
用归纳法进行证明:
①当n=1时,a1≥2-1=1成立.
②假设当n=k时,结论成立,即ak≥2k-1.
则当n=k+1时,由(x)=(x+1)2-1=x2+2x在[-1,+∞)上单调递增,
得an+1≥(an+1)2-1≥2k+1+1.即当n=k+1时,结论也成立.
综上由①②得对任意的n∈N•,an≥2n-1恒成立.
(2)由(1)得1+an≥2n,
∴$\frac{1}{1+{a}_{n}}$≤$\frac{1}{{2}^{n}}$,
∴$\frac{1}{1+{a}_{1}}$+$\frac{1}{1+{a}_{2}}$+$\frac{1}{1+{a}_{3}}$+…+$\frac{1}{1+{a}_{n}}$≤$\frac{1}{2}+\frac{1}{{2}^{2}}+\frac{1}{{2}^{3}}+…+\frac{1}{{2}^{n}}$=$\frac{\frac{1}{2}•[1-(\frac{1}{2})^{n}]}{1-\frac{1}{2}}$=1-($\frac{1}{2}$)n<1.

点评 本题主要考查数学归纳法的应用以及不等式的证明,利用放缩法是解决本题的关键.

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