数列{an}、{bn}满足a3=b3=6,a4=b4=4,a5=b5=3,且{an+1-an}(n∈N*)是等差数列,{bn-2}(n∈N*)是等比数列.
(I)求数列{an}、{bn}的通项公式;
(II)n取何值时,an-bn取到最小正值?试证明你的结论.
(I)设cn=an+1-an,数列{an+1-an}的公差为d,
则c3=a4-a3=-2,c4=a5-a4=-1,
∴d=c4-c3=1,
∴cn=c3+(n-3)=n-5,
∴an+1-an=n-5
∴(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a5-a4)+(a4-a3)=(n-6)+(n-7)+…+(-1)+(-2),
∴an-a3=
,(n-3)(n-8) 2
∴an=
n2-1 2
n+18(n∈N*);(4分)11 2
设dn=bn-2,数列{bn-2}的公比是q,则d3=b3-2=4,d4=b4-2=2,
∴q=
=d4 d3
,1 2
∴dn=d3qn-3=4•(
)n-3=25-n,1 2
∴bn=2+25-n(n∈N*)(7分).
(II)a1-b1=-5,a2-b2=-1,a3-b3=a4-b4=a5-b5=0,
a6-b6=
,a7-b7=1 2
>7 4
,1 2
猜想:n=6时,a6-b6取到最小正值.(9分)
下面用数学归纳法给以证明:
(1)当n=7时,a7-b7=
>7 4
;1 2
(2)假设n=k(k≥7,k∈N*)时,ak-bk>
,1 2
当n=k+1时,ak+1=
(k+1)2-1 2
(k+1)+18=(11 2
k2-1 2
k+18)+k-511 2
=ak+k-5>bk+
+k-5>bk+1+1 2
+k-5,1 2
又∵k≥7,∴ak+1>bK+1+
,1 2
即ak+1-bK+1>
,1 2
∴n=k+1时,猜想成立.
由(1)、(2)知,对任意不少于7的正整数n,均有an-bn>
.1 2
综上所述,n=6时,a6-b6取到最小正值.(14分)
(用函数单调性证明相应给分)