问题 解答题
设等比数列{an}的前n项和为Sn,首项a1=1,公比q=f(λ)=
λ
1+λ
(λ≠-1,0)

(1)证明:sn=(1+λ)-λan
(2)若数列{bn}满足b1=
1
2
,bn=f(bn-1)(n∈N*,n≥2),求数列{bn}的通项公式;
(3)若λ=1,记cn=an(
1
bn
-1)
,数列{cn}的前n项和为Tn,求证;当n≥2时,2≤Tn<4.
答案

( 1)证明:由等比数列的前n项和公式可得:Sn=

a1-anq
1-q
1-an
λ
1+λ
1-
λ
1+λ
=1+λ-λan

  (2)∵bn=f(bn-1)=

bn-1
1+bn-1
,(n∈N*,n≥2),

1
bn
=
1
bn-1
+1,即
1
bn
-
1
bn-1
=1

∴数列{

1
bn
}是以
1
b1
=2
为首项,1为公差的等差数列,

1
bn
=2+(n-1)×1=n+1,

bn=

1
n+1

  (3)证明:由(1)(2)可知:λ=1时,cn=n•(

1
2
)n-1

∴Tn=1+

1
2
+3×(
1
2
)2
+…+n×(
1
2
)n-1

1
2
Tn=
1
2
+2×(
1
2
)2
+…+(n-1)•(
1
2
)n-1+n•(
1
2
)n

1
2
Tn=1+
1
2
+(
1
2
)2
+…+(
1
2
)n-1
-n•(
1
2
)n
=
1-(
1
2
)n
1-
1
2
-n•(
1
2
)n

Tn=4-

2+n
2n-1

f(n)=

2+n
2n-1
>0,∴
f(n+1)
f(n)
=
3+n
4+2n
<1,∴f(n)单调递减.

∴n≥2时,f(n)≤f(2)=2,

∴Tn≥4-2=2.

∵f(n)>0,∴Tn<4.

∴当n≥2时,2≤Tn<4.

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