问题 解答题
数列{bn}的首项b1=1,前n项和为Sn,点(n,Sn)、(4,10)都在二次函数y=ax2+bx的图象上,数列{an}满足
bn
an
=2n
(Ⅰ)求证:数列{bn}是等差数列,并求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)令cn=(1-
1
n+1
1
an
,Rn=
1
c1
+
1
c2
+
1
c3
+…+
1
cn
.试比较Rn
5n
2n+1
的大小,并证明你的结论.
答案

(Ⅰ)证明:∵b1=1,∴S1=1

∴点(1,1)、(4,10)都在二次函数y=ax2+bx的图象上

∴a+b=1,16a+4b=10,解得a=

1
2
,b=
1
2

∴Sn=

1
2
n2+
1
2
n.则n≥2时,Sn-1=
1
2
(n-1)2+
1
2
(n-1).

∴bn=Sn-Sn-1=

1
2
n2+
1
2
n-[
1
2
(n-1)2+
1
2
(n-1)]=n(n≥2).

又b1=1也适合,所以bn=n(n∈N+).则bn-bn-1=1.

∴数列{bn}是首项为1,公差为1的等差数列.

bn
an
=2n ∴an=
bn
2n
=
n
2n

(Ⅱ)证明:∵cn=(1-

1
n+1
1
an
=
n
n+1
2n
n
=
2n
n+1
1
cn
=
n+1
2n

∴Rn=

1
c1
+
1
c2
+
1
c3
+…+
1
cn
=
1+1
2
+
2+1
22
+
3+1
23
+…+
n+1
2n
①.

1
2
Rn=
1+1
22
+
2+1
23
+
3+1
24
 +…+
n+1
2n+1
,②

两式相减得

1
2
Rn=
1+1
2
+
1
22
+
1
23
+…+
1
2n
 -
n+1
2n+1

∴Rn=3-

3+n
2n
,Rn-
5n
2n+1
=
(n+3)(2n-2n-1)
2n(2n+1)

所以只需要比较2n与2n+1的大小即可.

当n=1时,2n<2n+1,所以Rn

5n
2n+1

当n=2时,2n<2n+1,所以Rn

5n
2n+1

当n≥3时,2n=(1+1)n=1+n++n+1>2n+1,所以Rn

5n
2n+1
.(12分)

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