问题 解答题

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.

答案

(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=

1
2
n2-
11
2
n+18(n∈N*);(4分)

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•(

1
2
)n-3=25-n

∴bn=2+25-n(n∈N*)(7分).

(II)a1-b1=-5,a2-b2=-1,a3-b3=a4-b4=a5-b5=0,

a6-b6=

1
2
a7-b7=
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=

1
2
(k+1)2-
11
2
(k+1)+18=(
1
2
k2-
11
2
k+18)+k-5

=ak+k-5>bk+

1
2
+k-5>bk+1+
1
2
+k-5,

又∵k≥7,∴ak+1bK+1+

1
2

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)

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