题目内容

(2013•长春一模)数列{an}的前n项和是Sn,且Sn+
1
2
an=1
.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记bn=log3
a
2
n
4
,数列{
1
bn•bn+2
}
的前n项和为Tn,证明:Tn<
3
16
.
分析:(1)由Sn+
1
2
an=1
,先分别令n=1,2,3,求出a1=
2
3
,a2=
2
9
,a3=
2
27
.由此猜想an=
2
3n
.再用数学归纳法证明.
(2)由an=
2
3n
,知bn=log3
a
2
n
4
=log33-2n=-2n,故
1
bn•bn+2
=
1
(-2n)•[-2(n+2)]
=
1
4n(n+2)
=
1
8
(
1
n
-
1
n+2
),由此利用裂项求和法能够证明数列{
1
bn•bn+2
}
的前n项和Tn<
3
16
.
解答:解:(1)∵Sn+
1
2
an=1
,
∴a1+
1
2
a1
=1,解得a1=
2
3
.
2
3
+a2+
1
2
a2
=1,解得a2=
2
9
,
2
3
+
2
9
+a3+
1
2
a3=1
,解得a3=
2
27
.
由此猜想an=
2
3n
.
用数学归纳法证明:
①当n=1时,a1=
2
3
,成立;
②假设n=k时成立,即ak=
2
3k
,
则当n=k+1时,
2
3
+
2
32
+…+
2
3k
+ak+1+
1
2
ak+1 
=1,
∴
3
2
ak+1=1-
2
3
(1-
1
3k
)
1-
1
3
=
1
3k
,解得ak+1=
2
3k+1
,也成立.
∴an=
2
3n
.
(2)∵an=
2
3n
,
∴bn=log3
a
2
n
4
=log33-2n=-2n,
∴
1
bn•bn+2
=
1
(-2n)•[-2(n+2)]
=
1
4n(n+2)
=
1
8
(
1
n
-
1
n+2
),
∵数列{
1
bn•bn+2
}
的前n项和为Tn,
∴Tn=
1
8
[(1-
1
3
)+(
1
2
-
1
4
)+(
1
3
-
1
5
)+…+(
1
n-2
-
1
n
)+(
1
n-1
-
1
n+1
)+(
1
n
-
1
n+2
)]
=
1
8
(1+
1
2
-
1
n+1
-
1
n+2
)
=
3
16
-
1
n+1
-
1
n+2
<
3
16
.
故Tn<
3
16
.
点评:本题考查数列的通项公式的求法,考查不等式的证明.解题时要认真审题,注意数学归纳法和裂项求和法的合理运用.
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