问题 解答题
,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-
an+1
4
)f(-1-log3
an
4
)=1
(n∈N*).
(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.
答案

(1)由题设知f(log3-

an+1
4
)f(-1-log3
an
4
)=1(n∈N*),可化为f(log3
an+1
4
-1-log3
an
4
)=f(0)

所以有log3+

an+1
4
-1-log3
an
4
=0,

log3

an+1
4
-log3
an
4
=1.

因此数列{log3

a1
4
}是以log3
a1
4
=0
为首项,1为公差的等差数列.

所以log3

an
4
=n-1,即an=4×3n-1(n∈N*).

(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.

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