问题 解答题
已知函数f(x)=
x2
kx-b
,(k
,b∈N*),满足f(2)=2,f(3)>2.
(1)求k,b的值;
(2)若各项为正的数列{an}的前n项和为Sn,且有4Sn•f(-
1
an
)=-1
,设bn=a2n,求数列{n•bn}的前n项和Tn
(3)在(2)的条件下,证明:ln(1+bn)<bn
答案

(1)由 

f(2)=
4
2k-b
=2
f(3)=
9
3k-b
>2
2k-b=2…①
6k-2b<9…②

由①代入②可得k<

5
2
,且k∈N*

当k=2时,b=2(成立),当k=1时,b=0(舍去).

所以k=2,b=2.

(2)4Sn•f(-

1
an
)=4Sn
1
an2
-
2
an
-2
=-1,即2Sn=an2+an…③

n≥2时,2Sn-1=an-12+an-1…④

所以,当n≥2时,由③-④可得2an=(an2-an-12)+(an-an-1)

整理得,(an+an-1)(an-an-1-1)=0.

又∵an>0得an-an-1=1,且a1=1,

所以{an}是首项为1,公差为1的等差数列,即an=n,

bn=2n.∴nbn=n•2n

Tn=1•21+2•22+3•23+…+(n-1)•2n-1+n•2n

2Tn=1•22+2•23+3•24+…+(n-1)•2n+n•2n+1

由上两式相减得  -Tn=21+22+23+…+2n-n•2n+1=

2(1-2n)
1-2
-n•2n+1

Tn=(n-1)2n+1+2

(3)由(2)知bn=2n,只需证ln(1+2n)<2n

设f(x)=ln(1+2x)-2x(x≥1且x∈R).

f′(x)=

2xln2
1+2x
-2xln2=
2xln2
1+2x
•(-2x)<0,

可知f(x)在[1,+∞)上递减,∴f(x)max=f(1)=ln3-2<0.

由x∈N*,则f(n)≤f(1)<0,

故ln(1+bn)<bn

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