问题 解答题
已知数列{bn}是等差数列,b1=1,b1+b2+…+b10=145.
(1)求数列{bn}的通项bn
(2)设数列{an}的通项an=loga(1+
1
bn
)(其中a>0,且a≠1),记Sn是数列{an}的前n项和.试比较Sn
1
3
logabn+1的大小,并证明你的结论.
答案

(1)设数列{bn}的公差为d,由题意得

b1=1
10b1+
10(10-1)
2
d=145.

解得

b1=1
d=3.

所以bn=3n-2.

(2)由bn=3n-2,知

Sn=loga(1+1)+loga(1+

1
4
)++loga(1+
1
3n-2

=loga[(1+1)(1+

1
4
)(1+
1
3n-2
)],
1
3
logabn+1=loga
33n+1

因此要比较Sn

1
3
logabn+1的大小,可先比较(1+1)(1+
1
4
)(1+
1
3n-2
)与
33n+1
的大小.

取n=1有(1+1)>

33•1+1

取n=2有(1+1)(1+

1
4
)>
33•2+1

由此推测(1+1)(1+

1
4
)(1+
1
3n-2
)>
33n+1
.①

若①式成立,则由对数函数性质可断定:

当a>1时,Sn

1
3
logabn+1

当0<a<1时,Sn

1
3
logabn+1

下面用数学归纳法证明①式.

(ⅰ)当n=1时已验证①式成立.

(ⅱ)假设当n=k(k≥1)时,①式成立,即

(1+1)(1+

1
4
)(1+
1
3k-2
)>
33k+1

那么,当n=k+1时,

(1+1)(1+

1
4
)(1+
1
3k-2
)(1+
1
3(k+1)-2
)>
33k+1
(1+
1
3k+1

=

33k+1
3k+1
(3k+2).

因为[

33k+1
3k+1
(3k+2)]3-[
33k+4
]3=
(3k+2)3-(3k+4)(3k+1)2
(3k+1)2
=
9k+4
(3k+1)2
>0

所以

33k+1
3k+1
(3k+2)>
33k+4
=
33(k+1)+1

因而(1+1)(1+

1
4
)(1+
1
3k-2
)(1+
1
3k+1
)>
33(k+1)+1

这就是说①式当n=k+1时也成立.

由(ⅰ),(ⅱ)知①式对任何正整数n都成立.

由此证得:

当a>1时,Sn

1
3
logabn+1

当0<a<1时,Sn

1
3
logabn+1

单项选择题
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