问题 解答题
已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn=2-(
2
n
+1)an(n≥1).
(1)求证:数列{
an
n
}是等比数列;
(2)设数列{2nan}的前n项和为Tn,An=
1
T1
+
1
T2
+
1
T3
+…+
1
Tn
.试比较An
2
nan
的大小.
答案

(1)由a1=S1=2-3a1得a1=

1
2

由Sn=2-(

2
n
+1)an得Sn-1=2-(
2
n-1
+1)an-1

于是an=Sn-Sn-1=(

2
n-1
+1)an-1-(
2
n
+1)an

整理得

an
n
=
1
2
×
an-1
n-1
(n≥2),

所以数列{

an
n
}是首项及公比均为
1
2
的等比数列.

(2)由(Ⅰ)得

an
n
=
1
2
×(
1
2
)
n-1
=
1
2n

于是2nan=n,Tn=1+2+3+…+n=

n(n+1)
2

1
Tn
=
2
n(n+1)
=2(
1
n
-
1
n+1
),

An=2[(1-

1
2
)+(
1
2
-
1
3
)+…+(
1
n
-
1
n+1
)
=2(1-
1
n+1
)=
2n
n+1

2
nan
=
2n+1
n2
,问题转化为比较
2n+1
n2
2n
n+1
的大小,即
2n
n2
n
n+1
的大小.

设f(n)=

2n
n2
,g(n)=
n
n+1

∵f(n+1)-f(n)=

2n[n(n-2)-1]
[n(n+1)]2
,当n≥3时,f(n+1)-f(n)>0,

∴当n≥3时f(n)单调递增,

∴当n≥4时,f(n)≥f(4)=1,而g(n)<1,∴当n≥4时f(n)>g(n),

经检验n=1,2,3时,仍有f(n)≥g(n),

因此,对任意正整数n,都有f(n)>g(n),

即An

2
nan

问答题
单项选择题