问题 解答题
已知函数f(x)=aln(x+1)-
x
1+x
在[0,+∞)上单调递增,数列{an}满足a1=
1
3
a2=
7
9
an+2=
4
3
an+1-
1
3
an
(n∈N*).
(Ⅰ)求实数a的取值范围以及a取得最小值时f(x)的最小值;
(Ⅱ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅲ)求证:
1
a1+2
+
1
a2+2
+…+
1
an+2
<ln
3n+1-2
(n∈N*).
答案

(Ⅰ)由题意,f′(x)=

a
1+x
-
1
(x+1)2
≥0在[0,+∞)上恒成立

∴a≥

1
1+x
在[0,+∞)上恒成立

∵x∈[0,+∞),∴

1
1+x
∈(0,1]

∴a≥1

当a=1时,f(x)min=f(0)=0;

(Ⅱ)∵an+2=

4
3
an+1-
1
3
an

an+2-

1
3
an+1=an+1-
1
3
an

∴{an+1-

1
3
an}是常数数列

a1=

1
3
a2=
7
9

a2-

1
3
a1=
2
3

an+1-

1
3
an=
2
3

an+1=

1
3
an+
2
3

an+1-1=

1
3
(an-1)

∴{an-1}是首项为-

2
3
,公比为
1
3
的等比数列

∴an-1=(-

2
3
)•(
1
3
)n-1

∴an=1-

2
3n

(Ⅲ)证明:由(Ⅰ)知ln(x+1)>

x
1+x
对x∈[0,+∞)恒成立

令x=

2
an
,则ln(
2
an
+1)>
2
an
1+
2
an

2
an+2
<ln(
2
an
+1)=ln(3n+1-2)-ln(3n-2)

2
a1+2
+
2
a2+2
+…+
2
an+2
<[ln(32-2)-ln(31-2)]+[ln(33-2)-ln(32-2)]+…+ln(3n+1-2)-ln(3n-2)=ln(3n+1-2)

1
a1+2
+
1
a2+2
+…+
1
an+2
1
2
ln(3n+1-2)=ln
3n+1-2

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