问题 解答题
已知
a
=(cos(
π
4
x),  1),  
b
=(f(x),  2sin(
π
4
x))
a
b
.数列an满足a1=
1
2
,  an+1=f(an). n∈N*

(Ⅰ)证明:0<an<an+1<1;
(Ⅱ)已知an
1
2
,证明:an+1-
π
4
an
4-π
4

(Ⅲ)设Tn是数列an的前n项和,判断Tn与n-3的大小,并说明理由..
答案

(I)∵

a
b

cos(

π
4
x)•2sin(
π
4
x)-f(x)=0.

f(x)=sin(

π
2
x).

an+1=f(an)=sin(

π
2
an).(1分)

下面用数学归纳法证明:0<an<an+1<1.

①n=1时,a1=

1
2
,  a2=sin(
π
2
a1)=sin
π
4
=
2
2
.  ∴0<a1a2<1,

故结论成立.

②假设n=k时结论成立,即0<akak+1<1, ∴ 0<

π
2
ak
π
2
ak+1
π
2

0<sin(

π
2
ak)<sin(
π
2
ak+1)<1,

即0<ak+1<ak+2<1.

也就是说n=k+1时,结论也成立.

由①②可知,对一切n∈N*均有0<an<an+1<1.(4分)

(Ⅱ)要证an+1-

π
4
an
4-π
4
,即证sin(
π
2
an)-
π
4
an-
4-π
4
>0
,其中
1
2
an<1

g(x)=sin(

π
2
x)-
π
4
x-
4-π
4
.x∈[
1
2
,  1)

g′(x)=

π
2
cos(
π
2
x)-
π
4
=
π
2
[cos(
π
2
x)-
1
2
]=0,得x=
2
3
.(6分)
x(
1
2
,  
2
3
)
2
3
(
2
3
,  1)
g'(x)+0-
g(x)极大值
又g(1)=0,g(
1
2
)=
2
2
-
π
8
-
4-π
4
=
4
2
+π-8
8
>0

∴当x∈[

1
2
,  1),g(x)>0.

sin(

π
2
x)-
π
4
x>
4-π
4

sin(

π
2
an)-
π
4
an
4-π
4

an+1-

π
4
an
4-π
4
.(9分)

(Ⅲ)由(Ⅱ)知:

1-an+1

π
4
(1-an)<(
π
4
)
2
(1-an-1)<(
π
4
)
n
(1-a 1)=(
π
4
)
n
1
2
.  n∈N*.(11分)

(1-a1)+(1-a2)++(1-an)<

1
2
+
1
2
•(
π
4
)++
1
2
•(
π
4
)n-1
1
2
1-
π
4
=
2
4-π

Tn=a1+a2++an>n-

2
4-π
.(13分)

2
4-π
-3=
3π-10
4-π
<0,

n-

2
4-π
>n-3.

∴Tn>n-3.(14分)

单项选择题
单项选择题