问题 解答题
设数列{an}满足a1=a,an+1=an2+a1,M={a∈R|n∈N*,|an|≤2}.
(1)当a∈(-∞,-2)时,求证:a∉M;
(2)当a∈(0,
1
4
]时,求证:a∈M;
(3)当a∈(
1
4
,+∞)时,判断元素a与集合M的关系,并证明你的结论.
答案

证明:(1)如果a<-2,则|a1|=|a|>2,a∉M.(2分)

(2)当0<a≤

1
4
时,|an|≤
1
2
(∀n≥1).

事实上,〔i〕当n=1时,|a1|=|a|≤

1
2

设n=k-1时成立(k≥2为某整数),

则〔ii〕对n=k,|ak|≤|ak-1|2+a≤(

1
2
)2+
1
4
=
1
2

由归纳假设,对任意n∈N*,|an|≤

1
2
<2,所以a∈M.(6分)

(3)当a>

1
4
时,a∉M.证明如下:

对于任意n≥1,an>a>

1
4
,且an+1=an2+a.

对于任意n≥1,an+1-an=

a2n
-an+a=(an-
1
2
)2+a-
1
4
≥a-
1
4

an+1-an≥a-

1
4

所以,an+1-a=an+1-a1≥n(a-

1
4
).

n>

2-a
a-
1
4
时,an+1≥n(a-
1
4
)+a>2-a+a=2

即an+1>2,因此a∉M.(10分)

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