问题 解答题
已知数列{an}和{bn}满足:
(1)a1<0,b1>0;
(2)当
ak-1+bk-1
2
≥0
时ak=ak-1bk=
ak-1+bk-1
2
;当
ak-1+bk-1
2
<0
时,ak=
ak-1+bk-1
2
,bk=bk-1(k≥2,k∈N*).
(Ⅰ)如果a1=-3,b1=7,试求a2,b2,a3,b3
(Ⅱ)证明:数列{bn-an}是一个等比数列;
(Ⅲ)设n(n≥2)是满足b1>b2>b3>…>bn的最大整数,证明n>log2
a1-b1
a1
答案

(1)因为

a1+b1
2
=2>0,所以a2=a1=-3,b2=
a1+b1
2
=2

因为

a2+b2
2
=-
1
2
<0,所以a3=
a2+b2
2
=-
1
2
,b3=b2=2

(2)证明:当

ak-1+bk-1
2
≥0时,bk-ak=
ak-1+bk-1
2
-ak-1=
bk-1-ak-1
2

ak-1+bk-1
2
<0时,bk-ak=bk-1-
ak-1+bk-1
2
=
bk-1-ak-1
2

因此不管哪种情况,都有bk-ak=

bk-1-ak-1
2
,所以数列{bn-an}是首项为b1-a1

公比为

1
2
的等比数列                                

(3)证明:由(2)可得bn-an=(b1-a1)(

1
2
)n-1

因为b1>b2>b3>…>bn(n≥2),所以bk≠bk-1(2≤k≤n),

所以

ak-1+bk-1
2
<0不成立,所以
ak-1+bk-1
2
≥0

此时对于2≤k≤n,都有ak=ak-1bk=

ak-1+bk-1
2

于是a1=a2=…=an,所以bn=a1+(b1-a1)(

1
2
)n-1

an+bn
2
≥0,则bn+1=
an+bn
2
bn+1=a1+(b1-a1)(
1
2
)n

所以bn+1-bn=[a1+(b1-a1)(

1
2
)n]-[a1+(b1-a1)(
1
2
)n-1]=-(b1-a1)(
1
2
)n<0,

所以bn>bn+1,这与n是满足b1>b2>b3>…>bn(n≥2)的最大整数相矛盾,

因此n是满足

an+bn
2
<0的最小整数.
an+bn
2
<0⇔a1+(b1-a1)(
1
2
)n<0⇔
b1-a1
-a1
2n⇔log2
a1-b1
a1
<n
,命题获证

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