,已知y=f(x)是定义在R上的单调递减函数,对任意的实数x,y都有f(x+y)=f(x)f(y)且f(0)=1,数列{an}满足a1=4,f(log3-
(1)求数列{an}的通项公式; (2)设Sn是数列{an}的前n项和,试比较Sn与6n2-2的大小. |
(1)由题设知f(log3-
)f(-1-log3an+1 4
)=1(n∈N*),可化为f(log3an 4
-1-log3an+1 4
)=f(0).an 4
所以有log3+
-1-log3an+1 4
=0,an 4
即log3
-log3an+1 4
=1.an 4
因此数列{log3
}是以log3a1 4
=0为首项,1为公差的等差数列.a1 4
所以log3
=n-1,即an=4×3n-1(n∈N*).an 4
(2)Sn=a1+a2+a3++an=4(1+31+32++3n-1)=2(3n-1),
当n=1时,有Sn=6n2-2=4;
当n=2时,有Sn=16<6n2-2=22;
当n=3时,有Sn=6n2-2=52;
当n=4时,有Sn=160>6n2-2=94;
当n=5时,有Sn=484>6n2-2=148;
…
由此猜想当n≥4时,有Sn>6n2-2,
即3n-1>n2.
下面由数学归纳法证明:
①当n=4时,显然成立;
②假设n=k(k≥4,k∈N*)时,有3k-1>k2.
当n=k+1时,3k=3×3k-1>3k2,
因为k≥4,所以k(k-1)≥12.
所以3k2-(k+1)2=2k(k-1)-1>0,
即3k2>(k+1)2.
故3k>3k2>(k+1)2,
因此当n=k+1时原式成立.
由①②可知,当n≥4时,有3n-1>n2,
即Sn>6n2-2.
故当n=1,3时,有Sn=6n2-2;
当n=2时,有Sn<6n2-2;
当n≥4时,有Sn>6n2-2.