问题 解答题
数列{an}的各项均为正数,Sn为其前n项和,对于任意n∈N*,总有2Sn=
a2n
+an

(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ) 设正数数列{cn}满足an+1=(cn)n+1,(n∈N*),求数列{cn}中的最大项;
(Ⅲ) 求证:Tn=
1
a41
+
1
a42
+
1
a43
+…+
1
a4n
11
10
答案

(Ⅰ)由已知:对于n∈N*,总有2Sn=an+an2①成立

2Sn-1=an-1+

a2n-1
(n≥2)②

①-②得2an=an+an2-an-1-an-12

∴an+an-1=(an+an-1)(an-an-1)∵an,an-1均为正数,∴an-an-1=1(n≥2),

∴数列{an}是公差为1的等差数列,又n=1时,2S1=a1+a12,解得a1=1.

∴an=n.

(Ⅱ)解法一:由已知cn>0,a2=c12=2⇒c1=

2

a3=

c32
=3⇒c2=
33
,同理,c4=
2
c5=
55

易得 c1<c2,c2>c3>c4>…猜想n≥2时,{cn}是递减数列.

f(x)=

lnx
x
,则f′(x)=
1
x
•x-lnx
x2
=
1-lnx
x2

∵当x≥3时,lnx>1,则1-lnx<0,即f'(x)<0.

∴在[3,+∞)内f(x)为单调递减函数.

an+1=cnn+1知lncn=

ln(n+1)
n+1

∴n≥2时,{lncn}是递减数列.即{cn}是递减数列.

又c1<c2,∴数列{cn}中的最大项为c2=

33

解法二:猜测数列{cn}中的最大项为c2=

33
.c1<c2>c3易直接验证;

以下用数学归纳法证明n≥3时,nn+1>(n+1)n

(1)当n=3时,nn+1=81>64=(n+1)n,所以n=3时不等式成立;

(2)假设n=k(k≥3)时不等式成立,即kk+1>(k+1)k,即(

k+1
k
)k<k,

当n=k+1时,(

k+2
k+1
)k+1=(
k+2
k+1
)(
k+2
k+1
)k<(
k+2
k+1
)(
k+1
k
)k<(
k+2
k+1
)k<k+1,

所以(k+1)k+2>(k+2)k+1,即n=k+1时不等式成立.

由(1)(2)知nn+1>(n+1)n对一切不小于3的正整数都成立.

(3)解法一:当n≥4时,由基本不等式的性质可得n3+16≥2

16n3
=8n
n
≥16n,

n=2

32
时,取前一个等号,显然取不到,因此:n3+16>16n,∴n4>16n(n-1).

Tn<1+
1
16
+
1
81
+
1
16
[
1
3•4
+
1
4•5
+…+
1
n(n-1)
]
=1+
1
16
+
1
81
+
1
16
(
1
3
-
1
n
)<
11
10

解法二:n≥2时,

1
n4
1
n2(n-1)2
=
1
2n-1
[
1
(n-1)2
-
1
n2
],

Tn<1+
1
16
+
1
81
+
1
7
(
1
32
-
1
42
)+
1
9
(
1
42
-
1
52
)+…+
1
2n-1
[
1
(n-1)2
-
1
n2
]
<1+
1
16
+
1
81
+
1
7
[(
1
32
-
1
42
)+(
1
42
-
1
52
)+…
1
(n-1)2
-
1
n2
]
<1+
1
16
+
1
81
+
1
63
11
10

单项选择题 A1型题
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