问题 解答题
设曲线Cn:f(x)=xn+1(n∈N*)在点P(-
1
2
,f(-
1
2
))
处的切线与y轴交于点Qn(0,yn).
(Ⅰ)求数列{yn}的通项公式;
(Ⅱ)设数列{yn}的前n项和为Sn,猜测Sn的最大值并证明你的结论.
答案

(Ⅰ)∵f′(x)=(n+1)xn(n∈N*),(1分)

∴点P处的切线斜率kn=(n+1)(-

1
2
)n,(2分)

∴切线方程为:y-(-

1
2
)n+1=(n+1)(-
1
2
)n(x+
1
2
),(3分)

令x=0得:yn=(-

1
2
)n+1+
n+1
2
•(-
1
2
)n

故数列{yn}的通项公式为:yn=

n
2
•(-
1
2
)n.(4分)

(Ⅱ)Sn=

1
2
•(-
1
2
)+
2
2
•(-
1
2
)2+
3
2
•(-
1
2
)3++
n
2
•(-
1
2
)n

两边同乘-

1
2
得:-
1
2
Sn=
1
2
•(-
1
2
)2+
2
2
•(-
1
2
)3+
3
2
•(-
1
2
)4++
n
2
•(-
1
2
)n+1

∴得:

3
2
sn=
1
2
•(-
1
2
)+
1
2
•(-
1
2
)2+
1
2
•(-
1
2
)3++
1
2
•(-
1
2
)n-
n
2
•(-
1
2
)n+1(6分)

3Sn=(-

1
2
)+(-
1
2
)2+(-
1
2
)3++(-
1
2
)n-n•(-
1
2
)n+1

=

-
1
2
-(-
1
2
)
n+1
1+
1
2
-n•(-
1
2
)n+1

=-

1-(-
1
2
)
n
3
-n•(-
1
2
)n+1

Sn=

1
9
[
2+3n
2
(-
1
2
)
n
-1](8分)

其中S1=y1=-

1
4
,S2=y1+y2=0,S3=-
3
16
S4=-
1
16

猜测Sn的最大值为S2=0.证明如下:(10分)

(i)当n为奇数时,Sn=-

1
9
[
2+3n
2
(
1
2
)
n
+1]<0;(11分)

(ii)当n为偶数时,Sn=

1
9
•(
2+3n
2n+1
-1),

h(n)=

2+3n
2n+1
,则h(n+2)=
8+3n
2n+3

h(n+2)-h(n)=

8+3n
2n+3
-
2+3n
2n+1
=-
9n
2n+3
<0,

∴h(n+2)<h(n).(13分)

h(n)=

2+3n
2n+1
的最大值为h(2)=1,即Sn的最大值为S2=0.(14分)

解法2(Ⅱ)任意k∈N*,都有y2k-1<0,y2k>0;

所以Sn的最大值就是S2k的最大值.

ak=y2k-1+y2k=

1-k
4k
,显然a1=0,k>1,ak<0,

所以S2k=a1+a2++ak的最大值是S2=a1=0.

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