问题 解答题
等差数列{an}中,公差d≠0,已知数列ak1ak2ak3akn…是等比数列,其中k1=1,k2=7,k3=25.
(1)求数列{kn}的通项公式kn
(2)若a1=9,bn=
1
log3akn+
log3(kn+2)
(n∈N+),Sn是数列{bn}的前n项和,求证Sn
n
2
答案

(1)设{an}的首项为a1,公差为d(d≠0),

∵a1,a7,a25成等比数列,

(a1+6d)2=a1(a1+24d),

∴36d2=12a1d,又d≠0,

∴a1=3d…3分

∴an=3d+(n-1)d=(n+2)d,

ak2
ak1
=
a7
a1
=
9d
3d
=3,…5分

∴{akn}是以a1=3d为首项,3为公比的等比数列,

akn=3d•3n-1=d•3n…6分

∴(kn+2)d=d•3n(d≠0),

∴kn=3n-2(n∈N*)…7分

(2)证明:∵a1=9=3d,

∴d=3,…8分

akn=d•3n=3n+1,又kn=3n-2,

∴bn=

1
log3akn+
log3(kn+2)
=
1
n+1
+
n
=
n+1
-
n
,…10分

∴Sn=b1+b2+…+bn=

2
-1+
3
-
2
+…+
n+1
-
n

=

n+1
-1.故只需证
n+1
-1<
n
2
n
2
-
n+1
+1>0,

令f(x)=

x
2
-
x+1
+1,…12分

则f′(x)=

1
2
-
1
2
1
x+1
>0在[1,+∞)上恒成立,

∴f(x)在[1,+∞)上单调递增,

故f(x)≥f(1)=

3
2
-
2
>0,

x
2
-
x+1
+1>0在[1,+∞)上恒成立,

n+1
-1<
n
2
(n∈N*),

即Sn

n
2
…14分

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