问题 解答题
设n∈N*,圆Cn:x2+y2=
R2n
(Rn>0)与y轴正半轴的交点为M,与曲线y=
x
的交点为N(
1
n
yn
),直线MN与x轴的交点为A(an,0).
(1)用n表示Rn和an
(2)求证:an>an+1>2;
(3)设Sn=a1+a2+a3+…+an,Tn=1+
1
2
+
1
3
+…+
1
n
,求证:
7
5
Sn-2n
Tn
3
2
答案

(1)∵N(

1
n
yn)在曲线y=
x
上,∴N(
1
n
1
n

代入圆Cn:x2+y2=

R2n
,可得Rn=
n+1
n
,∴M(0,
n+1
n

∵直线MN与x轴的交点为A(an,0).

1
n
-0
1
n
-an
=
1
n
-
n+1
n
1
n
-0

an=1+

1
n
+
1+
1
n

(2)证明:∵1+

1
n+1
>1,
1+
1
n+1
>1

an+1=1+

1
n+1
+
1+
1
n+1
>2

1+

1
n
1+
1
n+1
1+
1
n
1+
1
n+1

an=1+

1
n
+
1+
1
n
1+
1
n+1
+
1+
1
n+1

∴an>an+1>2;

(3)证明:先证当0≤x≤1时,1+(

2
-1)x≤
1+x
≤1+
x
2

事实上,1+(

2
-1)x≤
1+x
≤1+
x
2
等价于[1+(
2
-1)x]2≤1+x≤(1+
x
2
)2

等价于1+2(

2
-1)x+(3-2
2
)x2≤1+x≤1+x+
x2
4

等价于(2

2
-3)x+(3-2
2
)x2≤0≤
x2
4

后一个不等式显然成立,前一个不等式等价于x2-x≤0,即0≤x≤1

∴当0≤x≤1时,1+(

2
-1)x≤
1+x
≤1+
x
2

1+(

2
-1)×
1
n
1+
1
n
<1+
1
2n

2+

2
×
1
n
≤an=1+
1
n
+
1+
1
n
<2+
3
2n
(等号仅在n=1时成立)

求和得2n+

2
×TnSn<2n+
3
2
Tn

7
5
Sn-2n
Tn
3
2

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