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- 2021-05-14 发布
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高考数列压轴题
一.解答题(共50小题)
1.数列{an}满足a1=1,a2=+,…,an=++…+(n∈N*)
(1)求a2,a3,a4,a5的值;
(2)求an与an﹣1之间的关系式(n∈N*,n≥2);
(3)求证:(1+)(1+)…(1+)<3(n∈N*)
2.已知数列{xn}满足:x1=1,xn=xn+1+ln(1+xn+1)(n∈N*),证明:当n∈N*时,
(Ⅰ)0<xn+1<xn;
(Ⅱ)2xn+1﹣xn≤;
(Ⅲ)≤xn≤.
3.数列{an}中,a1=,an+1=(n∈N*)
(Ⅰ)求证:an+1<an;
(Ⅱ)记数列{an}的前n项和为Sn,求证:Sn<1.
4.已知正项数列{an}满足an2+an=3a2n+1+2an+1,a1=1.
(1)求a2的值;
(2)证明:对任意实数n∈N*,an≤2an+1;
(3)记数列{an}的前n项和为Sn,证明:对任意n∈N*,2﹣≤Sn<3.
5.已知在数列{an}中,.,n∈N*
(1)求证:1<an+1<an<2;
(2)求证:;
(3)求证:n<sn<n+2.
6.设数列{an}满足an+1=an2﹣an+1(n∈N*),Sn为{an}的前n项和.证明:对任意n∈N*,
(I)当0≤a1≤1时,0≤an≤1;
(II)当a1>1时,an>(a1﹣1)a1n﹣1;
(III)当a1=时,n﹣<Sn<n.
7.已知数列{an}满足a1=1,Sn=2an+1,其中Sn为{an}的前n项和(n∈N*).
(Ⅰ)求S1,S2及数列{Sn}的通项公式;
(Ⅱ)若数列{bn}满足,且{bn}的前n项和为Tn,求证:当n≥2时,.
8.已知数列{an}满足a1=1,(n∈N*),
(Ⅰ) 证明:;
(Ⅱ) 证明:.
9.设数列{an}的前n项的和为Sn,已知a1=,an+1=,其中n∈N*.
(1)证明:an<2;
(2)证明:an<an+1;
(3)证明:2n﹣≤Sn≤2n﹣1+()n.
10.数列{an}的各项均为正数,且an+1=an+﹣1(n∈N*),{an}的前n项和是Sn.
(Ⅰ)若{an}是递增数列,求a1的取值范围;
(Ⅱ)若a1>2,且对任意n∈N*,都有Sn≥na1﹣(n﹣1),证明:Sn<2n+1.
11.设an=xn,bn=()2,Sn为数列{an•bn}的前n项和,令fn(x)=Sn﹣1,x∈R,a∈N*.
(Ⅰ)若x=2,求数列{}的前n项和Tn;
(Ⅱ)求证:对∀n∈N*,方程fn(x)=0在xn∈[,1]上有且仅有一个根;
(Ⅲ)求证:对∀p∈N*,由(Ⅱ)中xn构成的数列{xn}满足0<xn﹣xn+p<.
12.已知数列{an},{bn},a0=1,,(n=0,1,2,…),,Tn为数列{bn}的前n项和.
求证:(Ⅰ)an+1<an;
(Ⅱ);
(Ⅲ).
13.已知数列{an}满足:a1=,an=an﹣12+an﹣1(n≥2且n∈N).
(Ⅰ)求a2,a3;并证明:2﹣≤an≤•3;
(Ⅱ)设数列{an2}的前n项和为An,数列{}的前n项和为Bn,证明:=an+1.
14.已知数列{an}的各项均为非负数,其前n项和为Sn,且对任意的n∈N*,都有.
(1)若a1=1,a505=2017,求a6的最大值;
(2)若对任意n∈N*,都有Sn≤1,求证:.
15.已知数列{an}中,a1=4,an+1=,n∈N*,Sn为{an}的前n项和.
(Ⅰ)求证:n∈N*时,an>an+1;
(Ⅱ)求证:n∈N*时,2≤Sn﹣2n<.
16.已知数列{an}满足,a1=1,an=﹣.
(1)求证:an≥;
(2)求证:|an+1﹣an|≤;
(3)求证:|a2n﹣an|≤.
17.设数列{an}满足:a1=a,an+1=(a>0且a≠1,n∈N*).
(1)证明:当n≥2时,an<an+1<1;
(2)若b∈(a2,1),求证:当整数k≥+1时,ak+1>b.
18.设a>3,数列{an}中,a1=a,an+1=,n∈N*.
(Ⅰ)求证:an>3,且<1;(Ⅱ)当a≤4时,证明:an≤3+.
19.已知数列{an}满足an>0,a1=2,且(n+1)an+12=nan2+an(n∈N*).
(Ⅰ)证明:an>1;
(Ⅱ)证明:++…+<(n≥2).
20.已知数列{an}满足:.
(1)求证:;
(2)求证:.
21.已知数列{an}满足a1=1,且an+12+an2=2(an+1an+an+1﹣an﹣).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求证:++…+<;
(3)记Sn=++…+,证明:对于一切n≥2,都有Sn2>2(++…+).
22.已知数列{an}满足a1=1,an+1=,n∈N*.
(1)求证:≤an≤1;
(2)求证:|a2n﹣an|≤.
23.已知数列{an]的前n项和记为Sn,且满足Sn=2an﹣n,n∈N*
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)证明:+…(n∈N*)
24.已知数列{an}满足:a1=,an+1=+an(n∈N*).
(1)求证:an+1>an;
(2)求证:a2017<1;
(3)若ak>1,求正整数k的最小值.
25.已知数列{an}满足:an2﹣an﹣an+1+1=0,a1=2
(1)求a2,a3;
(2)证明数列为递增数列;
(3)求证:<1.
26.已知数列{an}满足:a1=1,(n∈N*)
(Ⅰ)求证:an≥1;
(Ⅱ)证明:≥1+
(Ⅲ)求证:<an+1<n+1.
27.在正项数列{an}中,已知a1=1,且满足an+1=2an(n∈N*)
(Ⅰ)求a2,a3;
(Ⅱ)证明.an≥.
28.设数列{an}满足.
(1)证明:;
(2)证明:.
29.已知数列{an}满足a1=2,an+1=2(Sn+n+1)(n∈N*),令bn=an+1.
(Ⅰ)求证:{bn}是等比数列;
(Ⅱ)记数列{nbn}的前n项和为Tn,求Tn;
(Ⅲ)求证:﹣<+…+.
30.已知数列{an}中,a1=3,2an+1=an2﹣2an+4.
(Ⅰ)证明:an+1>an;
(Ⅱ)证明:an≥2+()n﹣1;
(Ⅲ)设数列{}的前n项和为Sn,求证:1﹣()n≤Sn<1.
31.已知数列{an}满足a1=,an+1=,n∈N*.
(1)求a2;
(2)求{}的通项公式;
(3)设{an}的前n项和为Sn,求证:(1﹣()n)≤Sn<.
32.数列{an}中,a1=1,an=.
(1)证明:an<an+1;
(2)证明:anan+1≥2n+1;
(3)设bn=,证明:2<bn<(n≥2).
33.已知数列{an}满足,
(1)若数列{an}是常数列,求m的值;
(2)当m>1时,求证:an<an+1;
(3)求最大的正数m,使得an<4对一切整数n恒成立,并证明你的结论.
34.已知数列{an}满足:,p>1,.
(1)证明:an>an+1>1;
(2)证明:;
(3)证明:.
35.数列{an}满足a1=,an+1﹣an+anan+1=0(n∈N*).
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)求证:a1+a1a2+a1a2a3+…+a1a2…an<1.
36.已知数列{an}满足a1=1,an+1=an2+p.
(1)若数列{an}就常数列,求p的值;
(2)当p>1时,求证:an<an+1;
(3)求最大的正数p,使得an<2对一切整数n恒成立,并证明你的结论.
37.已知数列{an}满足a1=a>4,,(n∈N*)
(1)求证:an>4;
(2)判断数列{an}的单调性;
(3)设Sn为数列{an}的前n项和,求证:当a=6时,.
38.已知数列{an}满足a1=1,an+1=.
(Ⅰ)求证:an+1<an;
(Ⅱ)求证:≤an≤.
39.已知数列{an}满足:a1=1,.
(1)若b=1,证明:数列是等差数列;
(2)若b=﹣1,判断数列{a2n﹣1}的单调性并说明理由;
(3)若b=﹣1,求证:.
40.已知数列{an}满足,(n=1,2,3…),,Sn=b1+b2+…+bn.
证明:(Ⅰ)an﹣1<an<1(n≥1);
(Ⅱ)(n≥2).
41.已知数列{an}满足a1=1,an+1=,n∈N*,记S,Tn分别是数列{an},{a}的前n项和,证明:当n∈N*时,
(1)an+1<an;
(2)Tn=﹣2n﹣1;
(3)﹣1<Sn.
42.已知数列{an}满足a1=3,an+1=an2+2an,n∈N*,设bn=log2(an+1).
(I)求{an}的通项公式;
(II)求证:1+++…+<n(n≥2);
(III)若=bn,求证:2≤<3.
43.已知正项数列{an}满足a1=3,,n∈N*.
(1)求证:1<an≤3,n∈N*;
(2)若对于任意的正整数n,都有成立,求M的最小值;
(3)求证:a1+a2+a3+…+an<n+6,n∈N*.
44.已知在数列{an}中,,,n∈N*.
(1)求证:1<an+1<an<2;
(2)求证:;
(3)求证:n<sn<n+2.
45.已知数列{an}中,,(n∈N*).
(1)求证:;
(2)求证:是等差数列;
(3)设,记数列{bn}的前n项和为Sn,求证:.
46.已知无穷数列{an}的首项a1=,=n∈N*.
(Ⅰ)证明:0<an<1;
(Ⅱ) 记bn=,Tn为数列{bn}的前n项和,证明:对任意正整数n,Tn.
47.已知数列{xn}满足x1=1,xn+1=2+3,求证:
(I)0<xn<9;
(II)xn<xn+1;
(III).
48.数列{an}各项均为正数,且对任意n∈N*,满足an+1=an+can2(c>0且为常数).
(Ⅰ)若a1,2a2,3a3依次成等比数列,求a1的值(用常数c表示);
(Ⅱ)设bn=,Sn是数列{bn}的前n项和,
(i)求证:;
(ii)求证:Sn<Sn+1<.
49.设数列满足|an﹣|≤1,n∈N*.
(Ⅰ)求证:|an|≥2n﹣1(|a1|﹣2)(n∈N*)
(Ⅱ)若|an|≤()n,n∈N*,证明:|an|≤2,n∈N*.
50.已知数列{an}满足:a1=1,an+1=an+.(n∈N*)
(Ⅰ)证明:≥1+;
(Ⅱ)求证:<an+1<n+1.
高考数列压轴题
参考答案与试题解析
一.解答题(共50小题)
1.数列{an}满足a1=1,a2=+,…,an=++…+(n∈N*)
(1)求a2,a3,a4,a5的值;
(2)求an与an﹣1之间的关系式(n∈N*,n≥2);
(3)求证:(1+)(1+)…(1+)<3(n∈N*)
【解答】解:(1)a2=+=2+2=4,
a3=++=3+6+6=15,
a4=+++=4+4×3+4×3×2+4×3×2×1=64,
a5=++++=5+20+60+120+120=325;
(2)an=++…+=n+n(n﹣1)+n(n﹣1)(n﹣2)+…+n!
=n+n[(n﹣1)+(n﹣1)(n﹣2)+…+(n﹣1)!]
=n+nan﹣1;
(3)证明:由(2)可知=,
所以(1+)(1+)…(1+)=•…
==+++…+=+++…+
=+++…+≤1+1+++…+
=2+1﹣+﹣+…+﹣=3﹣<3(n≥2).
所以n≥2时不等式成立,而n=1时不等式显然成立,所以原命题成立.
2.已知数列{xn}满足:x1=1,xn=xn+1+ln(1+xn+1)(n∈N*),证明:当n∈N*时,
(Ⅰ)0<xn+1<xn;
(Ⅱ)2xn+1﹣xn≤;
(Ⅲ)≤xn≤.
【解答】解:(Ⅰ)用数学归纳法证明:xn>0,
当n=1时,x1=1>0,成立,
假设当n=k时成立,则xk>0,
那么n=k+1时,若xk+1<0,则0<xk=xk+1+ln(1+xk+1)<0,矛盾,
故xn+1>0,
因此xn>0,(n∈N*)
∴xn=xn+1+ln(1+xn+1)>xn+1,
因此0<xn+1<xn(n∈N*),
(Ⅱ)由xn=xn+1+ln(1+xn+1)得xnxn+1﹣4xn+1+2xn=xn+12﹣2xn+1+(xn+1+2)ln(1+xn+1),
记函数f(x)=x2﹣2x+(x+2)ln(1+x),x≥0
∴f′(x)=+ln(1+x)>0,
∴f(x)在(0,+∞)上单调递增,
∴f(x)≥f(0)=0,
因此xn+12﹣2xn+1+(xn+1+2)ln(1+xn+1)≥0,
故2xn+1﹣xn≤;
(Ⅲ)∵xn=xn+1+ln(1+xn+1)≤xn+1+xn+1=2xn+1,
∴xn≥,
由≥2xn+1﹣xn得﹣≥2(﹣)>0,
∴﹣≥2(﹣)≥…≥2n﹣1(﹣)=2n﹣2,
∴xn≤,
综上所述≤xn≤.
3.数列{an}中,a1=,an+1=(n∈N*)
(Ⅰ)求证:an+1<an;
(Ⅱ)记数列{an}的前n项和为Sn,求证:Sn<1.
【解答】证明:(Ⅰ)∵>0,且a1=>0,∴an>0,
∴an+1﹣an=﹣an=<0.
∴an+1<an;
(Ⅱ)∵1﹣an+1=1﹣=,
∴=.
∴,
则,
又an>0,
∴.
4.已知正项数列{an}满足an2+an=3a2n+1+2an+1,a1=1.
(1)求a2的值;
(2)证明:对任意实数n∈N*,an≤2an+1;
(3)记数列{an}的前n项和为Sn,证明:对任意n∈N*,2﹣≤Sn<3.
【解答】解:(1)an2+an=3a2n+1+2an+1,a1=1,
即有a12+a1=3a22+2a2=2,
解得a2=(负的舍去);
(2)证明:an2+an=3a2n+1+2an+1,
可得an2﹣4a2n+1+an﹣2an+1+a2n+1=0,
即有(an﹣2an+1)(an+2an+1+1)+a2n+1=0,
由于正项数列{an},
即有an+2an+1+1>0,4a2n+1>0,
则有对任意实数n∈N*,an≤2an+1;
(3)由(1)可得对任意实数n∈N*,an≤2an+1;
即为a1≤2a2,可得a2≥,a3≥a2≥,
…,an≥,
前n项和为Sn=a1+a2+…+an≥1+++…+
==2﹣,
又an2+an=3a2n+1+2an+1>a2n+1+an+1,
即有(an﹣an+1)(an+an+1+1)>0,
则an>an+1,数列{an}递减,
即有Sn=a1+a2+…+an<1+1+++…+
=1+=3(1﹣)<3.
则有对任意n∈N*,2﹣≤Sn<3.
5.已知在数列{an}中,.,n∈N*
(1)求证:1<an+1<an<2;
(2)求证:;
(3)求证:n<sn<n+2.
【解答】证明:(1)先用数学归纳法证明1<an<2.
①.n=1时,
②.假设n=k时成立,即1<ak<2.
那么n=k+1时,成立.
由①②知1<an<2,n∈N*恒成立..
所以1<an+1<an<2成立.
(2),
当n≥3时,而1<an<2.所以.
由,得,
所以
(3)由(1)1<an<2得sn>n
由(2)得,
6.设数列{an}满足an+1=an2﹣an+1(n∈N*),Sn为{an}的前n项和.证明:对任意n∈N*,
(I)当0≤a1≤1时,0≤an≤1;
(II)当a1>1时,an>(a1﹣1)a1n﹣1;
(III)当a1=时,n﹣<Sn<n.
【解答】证明:(Ⅰ)用数学归纳法证明.
①当n=1时,0≤an≤1成立.
②假设当n=k(k∈N*)时,0≤ak≤1,
则当n=k+1时,=()2+∈[]⊂[0,1],
由①②知,.
∴当0≤a1≤1时,0≤an≤1.
(Ⅱ)由an+1﹣an=()﹣an=(an﹣1)2≥0,知an+1≥an.
若a1>1,则an>1,(n∈N*),
从而=﹣an=an(an﹣1),
即=an≥a1,
∴,
∴当a1>1时,an>(a1﹣1)a1n﹣1.
(Ⅲ)当时,由(Ⅰ),0<an<1(n∈N*),故Sn<n,
令bn=1﹣an(n∈N*),由(Ⅰ)(Ⅱ),bn>bn+1>0,(n∈N*),
由,得.
∴=(b1﹣b2)+(b2﹣b3)+…+(bn﹣bn+1)=b1﹣bn+1<b1=,
∵≥,
∴nbn2,即,(n∈N*),
∵==,
∴b1+b2+…+bn[()+()+…+()]=,
即n﹣Sn,亦即,
∴当时,.
7.已知数列{an}满足a1=1,Sn=2an+1,其中Sn为{an}的前n项和(n∈N*).
(Ⅰ)求S1,S2及数列{Sn}的通项公式;
(Ⅱ)若数列{bn}满足,且{bn}的前n项和为Tn,求证:当n≥2时,.
【解答】解:(Ⅰ)数列{an}满足Sn=2an+1,则Sn=2an+1=2(Sn+1﹣Sn),即3Sn=2Sn+1,
∴,
即数列{Sn}为以1为首项,以为公比的等比数列,
∴Sn=()n﹣1(n∈N*).
∴S1=1,S2=;
(Ⅱ)在数列{bn}中,,
Tn为{bn}的前n项和,
则|Tn|=|=.
而当n≥2时,,
即.
8.已知数列{an}满足a1=1,(n∈N*),
(Ⅰ) 证明:;
(Ⅱ) 证明:.
【解答】(Ⅰ) 证明:∵①,∴②
由②÷①得:,
∴
(Ⅱ) 证明:由(Ⅰ)得:(n+1)an+2=nan
∴
令bn=nan,则③
∴bn﹣1•bn=n④
由b1=a1=1,b2=2,易得bn>0
由③﹣④得:
∴b1<b3<…<b2n﹣1,b2<b4<…<b2n,得bn≥1
根据bn•bn+1=n+1得:bn+1≤n+1,∴1≤bn≤n
∴
=
=
一方面:
另一方面:由1≤bn≤n可知:.
9.设数列{an}的前n项的和为Sn,已知a1=,an+1=,其中n∈N*.
(1)证明:an<2;
(2)证明:an<an+1;
(3)证明:2n﹣≤Sn≤2n﹣1+()n.
【解答】证明:(1)an+1﹣2=﹣2=,
由于+2=+1>0,+2=2+>0.
∴an+1﹣2与an﹣2同号,因此与a1﹣2同号,而a1﹣2=﹣<0,
∴an<2.
(2)an+1﹣1=,可得:an+1﹣1与an﹣1同号,因此与a1﹣1同号,而a1﹣1=>0,∴an>1.
又an<2.∴1<an<2.an+1﹣an=,可得分子>0,分母>0.
∴an+1﹣an>0,故an<an+1.
(3)n=1时,S1=,满足不等式.
n≥2时,==,∴,即2﹣an≥.
∴2n﹣Sn≥=1﹣.即Sn≤2n﹣1+.
另一方面:由(II)可知:.,=≤.
从而可得:=≤.
∴2﹣an≤,∴2n﹣Sn≤=.
∴Sn≥2n﹣>2n﹣.
综上可得:2n﹣≤Sn≤2n﹣1+()n.
10.数列{an}的各项均为正数,且an+1=an+﹣1(n∈N*),{an}的前n项和是Sn.
(Ⅰ)若{an}是递增数列,求a1的取值范围;
(Ⅱ)若a1>2,且对任意n∈N*,都有Sn≥na1﹣(n﹣1),证明:Sn<2n+1.
【解答】(I)解:由a2>a1>0⇔﹣1>a1>0,解得0<a1<2,①.
又a3>a2>0,⇔>a2,⇔0<a2<2⇔﹣1<2,解得1<a1<2,②.
由①②可得:1<a1<2.
下面利用数学归纳法证明:当1<a1<2时,∀n∈N*,1<an<2成立.
(1)当n=1时,1<a1<2成立.
(2)假设当n=k∈N*时,1<an<2成立.
则当n=k+1时,ak+1=ak+﹣1∈⊊(1,2),
即n=k+1时,不等式成立.
综上(1)(2)可得:∀n∈N*,1<an<2成立.
于是an+1﹣an=﹣1>0,即an+1>an,
∴{an}是递增数列,a1的取值范围是(1,2).
(II)证明:∵a1>2,可用数学归纳法证明:an>2对∀n∈N*都成立.
于是:an+1﹣an=﹣1<2,即数列{an}是递减数列.
在Sn≥na1﹣(n﹣1)中,令n=2,可得:2a1+﹣1=S2≥2a1﹣,解得a1≤3,因此2<a1≤3.
下证:(1)当时,Sn≥na1﹣(n﹣1)恒成立.
事实上,当时,由an=a1+(an﹣a1)≥a1+(2﹣)=.
于是Sn=a1+a2+…+an≥a1+(n﹣1)=na1﹣.
再证明:(2)时不合题意.
事实上,当时,设an=bn+2,可得≤1.
由an+1=an+﹣1(n∈N*),可得:bn+1=bn+﹣1,可得=≤≤.
于是数列{bn}的前n和Tn≤<3b1≤3.
故Sn=2n+Tn<2n+3=na1+(2﹣a1)n+3,③.
令a1=+t(t>0),由③可得:Sn<na1+(2﹣a1)n+3=na1﹣﹣tn+.
只要n充分大,可得:Sn<na1﹣.这与Sn≥na1﹣(n﹣1)恒成立矛盾.
∴时不合题意.
综上(1)(2)可得:,于是可得=≤≤.(由可得:).
故数列{bn}的前n项和Tn≤<b1<1,∴Sn=2n+Tn<2n+1.
11.设an=xn,bn=()2,Sn为数列{an•bn}的前n项和,令fn(x)=Sn﹣1,x∈R,a∈N*.
(Ⅰ)若x=2,求数列{}的前n项和Tn;
(Ⅱ)求证:对∀n∈N*,方程fn(x)=0在xn∈[,1]上有且仅有一个根;
(Ⅲ)求证:对∀p∈N*,由(Ⅱ)中xn构成的数列{xn}满足0<xn﹣xn+p<.
【解答】解:(Ⅰ)若x=2,an=2n,则=(2n﹣1)()n,
则Tn=1×()1+3×()2+…+(2n﹣1)()n,
∴Tn=1×()2+3×()3+…+(2n﹣1)()n+1,
∴Tn=+2×[()2+()3+…+()n]﹣(2n﹣1)()n+1
=+2×﹣(2n﹣1)()n+1=+1﹣()n﹣1﹣(2n﹣1)()n+1,
∴Tn=3﹣()n﹣2﹣(2n﹣1)()n=3﹣;
(Ⅱ)证明:fn(x)=﹣1+x+++…+(x∈R,n∈N+),fn′(x)=1+++…+>0,
故函数f(x)在(0,+∞)上是增函数.
由于f1(x1)=0,当n≥2时,fn(1)=++…+>0,即fn(1)>0.
又fn()=﹣1++[+++…+]≤﹣+•()i,
=﹣+×=﹣•()n﹣1<0,
根据函数的零点的判定定理,可得存在唯一的xn∈[,1],满足fn(xn)=0.
(Ⅲ)证明:对于任意p∈N+,由(1)中xn构成数列{xn},当x>0时,
∵fn+1(x)=fn(x)+>fn(x),
∴fn+1(xn)>fn(xn)=fn+1(xn+1)=0.
由 fn+1(x) 在(0,+∞)上单调递增,可得 xn+1<xn,即 xn﹣xn+1>0,
故数列{xn}为减数列,即对任意的 n、p∈N+,xn﹣xn+p>0.
由于 fn(xn)=﹣1+xn+++…+=0,①,
fn+p (xn+p)=﹣1+xn+p+++…++[++…+],②,
用①减去②并移项,利用 0<xn+p≤1,可得
xn﹣xn+p=+≤≤<=﹣<.
综上可得,对于任意p∈N+,由(1)中xn构成数列{xn}满足0<xn﹣xn+p<.
12.已知数列{an},{bn},a0=1,,(n=0,1,2,…),,Tn为数列{bn}的前n项和.
求证:(Ⅰ)an+1<an;
(Ⅱ);
(Ⅲ).
【解答】解:证明:(Ⅰ)=,所以an+1<an
(Ⅱ)法一、记,则,
原命题等价于证明;用数学归纳法
提示:构造函数在(1,+∞)单调递增,
故==+>+×=+×(﹣)=,
法二、只需证明,
由,
故:n=1时,,
n≥2,可证:,
(3)由,得=,
可得:,
叠加可得,,
所以,
13.已知数列{an}满足:a1=,an=an﹣12+an﹣1(n≥2且n∈N).
(Ⅰ)求a2,a3;并证明:2﹣≤an≤•3;
(Ⅱ)设数列{an2}的前n项和为An,数列{}的前n项和为Bn,证明:=an+1.
【解答】解:(I)a2=a12+a1==,
a3=a22+a2==.
证明:∵an=an﹣12+an﹣1,
∴an+=an﹣12+an﹣1+=(an﹣1+)2+>(an﹣1+)2,
∴an+>(an﹣1+)2>(an﹣2+)4>>(an﹣3+)8>…>(a1+)=2,
∴an>2﹣,
又∵an﹣an﹣1=an﹣12>0,∴an>an﹣1>an﹣2>…>a1>1,
∴an2>an,
∴an=an﹣12+an﹣1<2a,
∴an<2a<2•22<2•22•24<…<2•22•24•…•2a1
=2•()=•3.
综上,2﹣≤an≤•3.
(II)证明:∵an=an﹣12+an﹣1,∴an﹣12=an﹣an﹣1,
∴An=a12+a22+a32+…an2=(a2﹣a1)+(a3﹣a2)+…+(an+1﹣an)=an+1﹣,
∵an=an﹣12+an﹣1=an﹣1(an﹣1+1),
∴==,
∴=,
∴Bn=…+=()+()+(﹣)+…+()
=﹣.
∴==.
14.已知数列{an}的各项均为非负数,其前n项和为Sn,且对任意的n∈N*,都有.
(1)若a1=1,a505=2017,求a6的最大值;
(2)若对任意n∈N*,都有Sn≤1,求证:.
【解答】解:(1)由题意知an+1﹣an≤an+2﹣an+1,设di=ai+1﹣ai(i=1,2,…,504),
则d1≤d2≤d3≤…≤d504,且d1+d2+d3+…+d504=2016,
∵=,
所以d1+d2+…+d5≤20,
∴a6=a1+(d1+d2+…+d5)≤21.
(2)证明:若存在k∈N*,使得ak<ak+1,则由,
得ak+1≤ak﹣ak+1≤ak+2,
因此,从an项开始,数列{an}严格递增,
故a1+a2+…+an≥ak+ak+1+…+an≥(n﹣k+1)ak,
对于固定的k,当n足够大时,必有a1+a2+…+an≥1,与题设矛盾,所以{an}不可能递增,即只能an﹣an+1≥0.
令bk=ak﹣ak+1,(k∈N*),
由ak﹣ak+1≥ak+1﹣ak+2,得bk≥bk+1,bk>0,
故1≥a1+a2+…+an=(b1+a2)+a2+…+an=b1+2(b2+a3)+a3+…+an,=…=b1+2b2+…+nbn+nan,
所以,
综上,对一切n∈N*,都有.
15.已知数列{an}中,a1=4,an+1=,n∈N*,Sn为{an}的前n项和.
(Ⅰ)求证:n∈N*时,an>an+1;
(Ⅱ)求证:n∈N*时,2≤Sn﹣2n<.
【解答】证明:(I)n≥2时,作差:an+1﹣an=﹣=,
∴an+1﹣an与an﹣an﹣1同号,
由a1=4,可得a2==,可得a2﹣a1<0,
∴n∈N*时,an>an+1.
(II)∵2=6+an,∴=an﹣2,即2(an+1﹣2)(an+1+2)=an﹣2,①
∴an+1﹣2与an﹣2同号,
又∵a1﹣2=2>0,∴an>2.
∴Sn=a1+a2+…+an≥4+2(n﹣1)=2n+2.
∴Sn﹣2n≥2.
由①可得:=,
因此an﹣2≤(a1﹣2),即an≤2+2×.
∴Sn=a1+a2+…+an≤2n+2×<2n+.
综上可得:n∈N*时,2≤Sn﹣2n<.
16.已知数列{an}满足,a1=1,an=﹣.
(1)求证:an≥;
(2)求证:|an+1﹣an|≤;
(3)求证:|a2n﹣an|≤.
【解答】证明:(1)∵a1=1,an=﹣.
∴a2=,a3=,a4=,
猜想:≤an≤1.
下面用数学归纳法证明.
(i)当n=1时,命题显然成立;
(ii)假设n=k时,≤1成立,
则当n=k+1时,ak+1=≤<1.
,即当n=k+1时也成立,
所以对任意n∈N*,都有.
(2)当n=1时,,
当n≥2时,∵,
∴.
(3)当n=1时,|a2﹣a1|=<;
当n≥2时,|a2n﹣an|≤|a2n﹣a2n﹣1|+|a2n﹣1﹣a2n﹣2|+…+|an+1﹣an|.
17.设数列{an}满足:a1=a,an+1=(a>0且a≠1,n∈N*).
(1)证明:当n≥2时,an<an+1<1;
(2)若b∈(a2,1),求证:当整数k≥+1时,ak+1>b.
【解答】证明:(1)由an+1=知an与a1的符号相同,而a1=a>0,
∴an>0,
∴an+1=≤1,当且仅当an=1时,an+1=1
下面用数学归纳法证明:
①∵a>0且a≠1,
∴a2<1,
∴=>1,即有a2<a3<1,
②假设n=k时,有ak<ak+1<1,则
ak+2==<1且=>1,即ak+1<ak+2<1
即当n=k+1时不等式成立,
由①②可得当n≥2时,an<an+1<1;
(2)若ak≥b,由(1)知ak+1>ak≥b,
若ak<b,∵0<x<1以及二项式定理可知(1+x)n=1+Cn1x+…+Cnnxn≥nx,
而ak2+1<b2+1<b+1,且a2<a3<…<ak<b<1
∴ak+1=a2••…,
=a2•
>a2•()k﹣1>a2•()k﹣1=a2•(1+)k﹣1,
≥a2•[1+(k﹣1)],
∵k≥+1,
∴1+(k﹣1)≥+1=,
∴ak+1>b.
18.设a>3,数列{an}中,a1=a,an+1=,n∈N*.
(Ⅰ)求证:an>3,且<1;
(Ⅱ)当a≤4时,证明:an≤3+.
【解答】证明:(I)∵an+1﹣3=﹣3=.=﹣=,
∴()=>0,∴与同号,又a>3,∴=a﹣>0,∴>0,
∴an+1﹣3>0,即an>3(n=1时也成立).
∴==<1.
综上可得:an>3,且<1;
(Ⅱ)当a≤4时,∵an+1﹣3=﹣3=.
∴=,
由(I)可知:3<an≤a1=a≤4,
∴3<an≤4.
设an﹣3=t∈(0,1].
∴==≤,
∴•…•≤,
∴an﹣3≤(a1﹣3)×≤,
∴an≤3+.
19.已知数列{an}满足an>0,a1=2,且(n+1)an+12=nan2+an(n∈N*).
(Ⅰ)证明:an>1;
(Ⅱ)证明:++…+<(n≥2).
【解答】证明:(Ⅰ)由题意得(n+1)an+12﹣(n+1)=nan2﹣n+an﹣1,
∴(n+1)(an+1+1)(an+1﹣1)=(an﹣1)(nan+n+1),
由an>0,n∈N*,
∴(n+1)(an+1+1)>0,nan+n+1>0,
∴an+1﹣1与an﹣1同号,
∵a1﹣1=1>0,
∴an>1;
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,故(n+1)an+12=nan2+an<(n+1)an2,
∴an+1<an,1<an≤2,
又由题意可得an=(n+1)an+12﹣nan2,
∴a1=2a22﹣a12,a2=3a32﹣2a22,…,an=(n+1)an+12﹣nan2,
相加可得a1+a2+…+an=(n+1)an+12﹣4<2n,
∴an+12≤,即an2≤,n≥2,
∴≤2(+)≤2(﹣)+(﹣+),n≥2,
当n=2时,=<,
当n=3时,+≤<<,
当n≥4时,++…+<2(+++)+(++﹣)=1+++++<,
从而,原命题得证
20.已知数列{an}满足:.
(1)求证:;
(2)求证:.
【解答】证明:(1)由,
所以,
因为,
所以an+2<an+1<2.
(2)假设存在,
由(1)可得当n>N时,an≤aN+1<1,
根据,而an<1,
所以.
于是,
….
累加可得(*)
由(1)可得aN+n﹣1<0,
而当时,显然有,
因此有,
这显然与(*)矛盾,所以.
21.已知数列{an}满足a1=1,且an+12+an2=2(an+1an+an+1﹣an﹣).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求证:++…+<;
(3)记Sn=++…+,证明:对于一切n≥2,都有Sn2>2(++…+).
【解答】解:(1)a1=1,且an+12+an2=2(an+1an+an+1﹣an﹣),
可得an+12+an2﹣2an+1an﹣2an+1+2an+1=0,
即有(an+1﹣an)2﹣2(an+1﹣an)+1=0,
即为(an+1﹣an﹣1)2=0,
可得an+1﹣an=1,
则an=a1+n﹣1=n,n∈N*;
(2)证明:由=<=﹣,n≥2.
则++…+=1+++…+
<1++﹣+﹣+…+﹣=﹣<,
故原不等式成立;
(3)证明:Sn=++…+=1++…+,
当n=2时,S22=(1+)2=>2•=成立;
假设n=k≥2,都有Sk2>2(++…+).
则n=k+1时,Sk+12=(Sk+)2,
Sk+12﹣2(++…++)
=(Sk+)2﹣2(++…+)﹣2•
=Sk2﹣2(++…+)++2•﹣2•
=Sk2﹣2(++…+)+,
由k>1可得>0,
且Sk2>2(++…+).
可得Sk2﹣2(++…+)>0,
则Sk+12>2(++…++)恒成立.
综上可得,对于一切n≥2,都有Sn2>2(++…+).
22.已知数列{an}满足a1=1,an+1=,n∈N*.
(1)求证:≤an≤1;
(2)求证:|a2n﹣an|≤.
【解答】证明:(1)用数学归纳法证明:
①当n=1时,=,成立;
②假设当n=k时,有成立,则当n=k+1时,
≤≤1,
≥=,
∴当n=k+1时,,命题也成立.
由①②得≤an≤1.
(2)当n=1时,|a2﹣a1|=,
当n≥2时,∵()()=()=1+=,
∴|an+1﹣an|=||=≤|an﹣an﹣1|<…<()n﹣1|a2﹣a1|=,
∴|a2n﹣a2n﹣1|≤|a2n﹣a2n﹣1|+|a2n﹣1﹣a2n﹣2|+…+|an+1﹣an|
≤=
=()n﹣1﹣()2n﹣1≤,
综上:|a2n﹣an|≤.
23.已知数列{an]的前n项和记为Sn,且满足Sn=2an﹣n,n∈N*
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)证明:+…(n∈N*)
【解答】解:(Ⅰ)∵Sn=2an﹣n(n∈N+),
∴Sn﹣1=2an﹣1﹣n+1=0(n≥2),
两式相减得:an=2an﹣1+1,
变形可得:an+1=2(an﹣1+1),
又∵a1=2a1﹣1,即a1=1,
∴数列{an+1}是首项为2、公比为2的等比数列,
∴an+1=2•2n﹣1=2n,an=2n﹣1.
(Ⅱ)由,(k=1,2,…n),
∴=,
由=﹣,(k=1,2,…n),
得﹣=,
综上,+…(n∈N*).
24.已知数列{an}满足:a1=,an+1=+an(n∈N*).
(1)求证:an+1>an;
(2)求证:a2017<1;
(3)若ak>1,求正整数k的最小值.
【解答】(1)证明:an+1﹣an=≥0,可得an+1≥an.
∵a1=,∴an.
∴an+1﹣an=>0,∴an+1>an.
(II)证明:由已知==,
∴=﹣,
由=,=,…,=,
累加求和可得:=++…+,
当k=2017时,由(I)可得:=a1<a2<…<a2016.
∴﹣=++…+<<1,
∴a2017<1.
(III)解:由(II)可得:可得:=a1<a2<…<a2016<a2017<1.
∴﹣=++…+>2017×=1,
∴a2017<1<a2018,
又∵an+1>an.∴k的最小值为2018.
25.已知数列{an}满足:an2﹣an﹣an+1+1=0,a1=2
(1)求a2,a3;
(2)证明数列为递增数列;
(3)求证:<1.
【解答】(1)解:∵a1=2,,∴a2=22﹣2+1=3,同理可得:a3=7.
(2)证明:,对n∈N*恒成立,
∴an+1>an.
(3)证明:
故=.
26.已知数列{an}满足:a1=1,(n∈N*)
(Ⅰ)求证:an≥1;
(Ⅱ)证明:≥1+
(Ⅲ)求证:<an+1<n+1.
【解答】证明:(I)数列{an}满足:a1=1,(n∈N*),
可得:,
⇒an+1≥an≥an﹣1≥…≥a1=1;
(Ⅱ)由(Ⅰ)可得:;
(Ⅲ),
由(Ⅱ)得:,
所以,
累加得:,
另一方面由an≤n可得:原式变形为,
所以:,
累加得.
27.在正项数列{an}中,已知a1=1,且满足an+1=2an(n∈N*)
(Ⅰ)求a2,a3;
(Ⅱ)证明.an≥.
【解答】解:(Ⅰ)∵在正项数列{an}中,a1=1,且满足an+1=2an(n∈N*),
∴=,
=.
证明:(Ⅱ)①当n=1时,由已知,成立;
②假设当n=k时,不等式成立,即,
∵f(x)=2x﹣在(0,+∞)上是增函数,
∴≥
=()k+()k﹣
=()k+
=()k+,
∵k≥1,∴2×()k﹣3﹣3=0,
∴,
即当n=k+1时,不等式也成立.
根据①②知不等式对任何n∈N*都成立.
28.设数列{an}满足.
(1)证明:;
(2)证明:.
【解答】(本题满分15分)
证明:(I)易知an>0,所以an+1>an+>an,
所以 ak+1=ak+<ak+,
所以.
所以,当n≥2时,=,
所以an<1.
又,所以an<1(n∈N*),
所以 an<an+1<1(n∈N*).…(8分)
(II)当n=1时,显然成立.
由an<1,知,所以,
所以,
所以,
所以,当n≥2时,
=,即.
所以(n∈N*). …(7分)
29.已知数列{an}满足a1=2,an+1=2(Sn+n+1)(n∈N*),令bn=an+1.
(Ⅰ)求证:{bn}是等比数列;
(Ⅱ)记数列{nbn}的前n项和为Tn,求Tn;
(Ⅲ)求证:﹣<+…+.
【解答】(I)证明:a1=2,an+1=2(Sn+n+1)(n∈N*),∴a2=2×(2+1+1)=8.
n≥2时,an=2(Sn﹣1+n),相减可得:an+1=3an+2,变形为:an+1+1=3(an+1),n=1时也成立.
令bn=an+1,则bn+1=3bn.∴{bn}是等比数列,首项为3,公比为3.
(II)解:由(I)可得:bn=3n.
∴数列{nbn}的前n项和Tn=3+2×32+3×33+…+n•3n,
3Tn=32+2×33+…+(n﹣1)•3n+n•3n+1,
∴﹣2Tn=3+32+…+3n﹣n•3n+1=﹣n•3n+1=×3n+1﹣,
解得Tn=+.
(III)证明:∵bn=3n=an+1,解得an=3n﹣1.
由=.
∴+…+>…+==,因此左边不等式成立.
又由==<=,
可得+…+<++…+
=<.因此右边不等式成立.
综上可得:﹣<+…+.
30.已知数列{an}中,a1=3,2an+1=an2﹣2an+4.
(Ⅰ)证明:an+1>an;
(Ⅱ)证明:an≥2+()n﹣1;
(Ⅲ)设数列{}的前n项和为Sn,求证:1﹣()n≤Sn<1.
【解答】证明:(I)an+1﹣an=﹣an=≥0,
∴an+1≥an≥3,
∴(an﹣2)2>0
∴an+1﹣an>0,
即an+1>an;
(II)∵2an+1﹣4=an2﹣2an=an(an﹣2)
∴=≥,
∴an﹣2≥(an﹣1﹣2)≥()2(an﹣2﹣2)≥()3(an﹣3﹣2)≥…≥()n﹣1(a1﹣2)=()n﹣1,
∴an≥2+()n﹣1;
(Ⅲ)∵2(an+1﹣2)=an(an﹣2),
∴==(﹣)
∴=﹣,
∴=﹣+,
∴Sn=++…+=﹣+﹣+…+﹣=﹣=1﹣,
∵an+1﹣2≥()n,
∴0<≤()n,
∴1﹣()n≤Sn=1﹣<1.
31.已知数列{an}满足a1=,an+1=,n∈N*.
(1)求a2;
(2)求{}的通项公式;
(3)设{an}的前n项和为Sn,求证:(1﹣()n)≤Sn<.
【解答】(1)解:∵a1=,a,n∈N+.∴a2==.
(2)解:∵a1=,a,n∈N+.∴=﹣,
化为:﹣1=,
∴数列是等比数列,首项与公比都为.
∴﹣1=,
解得=1+.
(3)证明:一方面:由(2)可得:an=≥=.
∴Sn≥+…+==,因此不等式左边成立.
另一方面:an==,
∴Sn≤+++…+=×<×3<(n≥3).
又n=1,2时也成立,因此不等式右边成立.
综上可得:(1﹣()n)≤Sn<.
32.数列{an}中,a1=1,an=.
(1)证明:an<an+1;
(2)证明:anan+1≥2n+1;
(3)设bn=,证明:2<bn<(n≥2).
【解答】证明:(1)数列{an}中,a1=1,an=.
可得an>0,an2=anan+1﹣2,
可得an+1=an+>an,
即an<an+1;
(2)由(1)可得anan﹣1<an2=anan+1﹣2,
可得anan+1﹣anan﹣1>2,
n=1时,anan+1=a12+2=3,
2n+1=3,则原不等式成立;
n≥2时,anan+1>3+2(n﹣1)=2n+1,
综上可得,anan+1≥2n+1;
(3)bn=,要证2<bn<(n≥2),
即证2<an<,
只要证4n<an2<5n,
由an+1=an+,可得an+12=an2+4+,
且a2=3,
an+12﹣an2=4+>4,
且4+<4+=4+=,
即有an+12﹣an2∈(4,),
由n=2,3,…,累加可得
an2﹣a22∈(4(n﹣2),),
即有an2∈(4n+1,)⊆(4n,5n),
故2<bn<(n≥2).
33.已知数列{an}满足,
(1)若数列{an}是常数列,求m的值;
(2)当m>1时,求证:an<an+1;
(3)求最大的正数m,使得an<4对一切整数n恒成立,并证明你的结论.
【解答】解:(1)若数列{an}是常数列,则,
得.显然,当时,有an=1. …(3分)
(2)由条件得,得a2>a1.…(5分)
又因为,,
两式相减得. …(7分)
显然有an>0,所以an+2﹣an+1与an+1﹣an同号,而a2﹣a1>0,
所以an+1﹣an>0,从而有an<an+1.…(9分)
(3)因为,…(10分)
所以an=a1+(a2﹣a1)+…+(an﹣an﹣1)≥1+(n﹣1)(m﹣2).
这说明,当m>2时,an越来越大,显然不可能满足an<4.
所以要使得an<4对一切整数n恒成立,只可能m≤2.…(12分)
下面证明当m=2时,an<4恒成立.用数学归纳法证明:
当n=1时,a1=1显然成立.
假设当n=k时成立,即ak<4,
则当n=k+1时,成立.
由上可知an<4对一切正整数n恒成立.
因此,正数m的最大值是2.…(15分)
34.已知数列{an}满足:,p>1,.
(1)证明:an>an+1>1;
(2)证明:;
(3)证明:.
【解答】证明:(1)先用数学归纳法证明an>1.
①当n=1时,∵p>1,∴;
②假设当n=k时,ak>1,则当n=k+1时,.
由①②可知an>1.
再证an>an+1.,
令f(x)=x﹣1﹣xlnx,x>1,则f'(x)=﹣lnx<0,
所以f(x)在(1,+∞)上单调递减,所以f(x)<f(1)=0,
所以,即an>an+1.
(2)要证,
只需证,
只需证其中an>1,
先证,
令f(x)=2xlnx﹣x2+1,x>1,只需证f(x)<0.
因为f'(x)=2lnx+2﹣2x<2(x﹣1)+2﹣2x=0,
所以f(x)在(1,+∞)上单调递减,
所以f(x)<f(1)=0.
再证(an+1)lnan﹣2an+2>0,
令g(x)=(x+1)lnx﹣2x+2,x>1,
只需证g(x)>0,,
令,x>1,
则,
所以h(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以h(x)>h(1)=0,
从而g'(x)>0,所以g(x)在(1,+∞)上单调递增,
所以g(x)>g(1)=0,
综上可得.
(3)由(2)知,一方面,,
由迭代可得,
因为lnx≤x﹣1,所以,
所以ln(a1a2…an)=lna1+lna2+…+lnan=;
另一方面,即,
由迭代可得.
因为,
所以,所以=;
综上,.
35.数列{an}满足a1=,an+1﹣an+anan+1=0(n∈N*).
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)求证:a1+a1a2+a1a2a3+…+a1a2…an<1.
【解答】解(Ⅰ):由已知可得数列{an}各项非零.
否则,若有ak=0结合ak﹣ak﹣1+akak﹣1=0⇒ak﹣1=0,
继而⇒ak﹣1=0⇒ak﹣2=0⇒…⇒a1=0,与已知矛盾.
所以由an+1﹣an+anan+1=0可得.
即数列是公差为1的等差数列.
所以.
所以数列{an}的通项公式是(n∈N*).
(Ⅱ) 证明一:因为.
所以a1+a1a2+a1a2a3+…+a1a2…an=.
所以a1+a1a2+a1a2a3+…+a1a2…an<1.
证明二:a1+a1a2+a1a2a3+…+a1a2…an===.
所以a1+a1a2+a1a2a3+…+a1a2…an<1.
36.已知数列{an}满足a1=1,an+1=an2+p.
(1)若数列{an}就常数列,求p的值;
(2)当p>1时,求证:an<an+1;
(3)求最大的正数p,使得an<2对一切整数n恒成立,并证明你的结论.
【解答】解:(1)若数列{an}是常数列,则,;显然,当时,有an=1
(2)由条件得得a2>a1,
又因为,
两式相减得
显然有an>0,所以an+2﹣an+1与an+1﹣an同号,而a2﹣a1>0,所以an+1﹣an>0;
从而有an<an+1.
(3)因为,
所以an=a1+(a2﹣a1)+…(an﹣an﹣1)>1+(n﹣1)(p﹣1),
这说明,当p>1时,an越来越大,不满足an<2,所以要使得an<2对一切整数n恒成立,只可能p≤1,
下面证明当p=1时,an<2恒成立;用数学归纳法证明:
当n=1时,a1=1显然成立;
假设当n=k时成立,即ak<2,
则当n=k+1时,成立,
由上可知对一切正整数n恒成立,因此,正数p的最大值是1
37.已知数列{an}满足a1=a>4,,(n∈N*)
(1)求证:an>4;
(2)判断数列{an}的单调性;
(3)设Sn为数列{an}的前n项和,求证:当a=6时,.
【解答】(1)证明:利用数学归纳法证明:
①当n=1时,a1=a>4,成立.
②假设当n=k≥2时,ak>4,.
则ak+1=>=4.
∴n=k+1时也成立.
综上①②可得:∀n∈N*,an>4.
(2)解:∵,(n∈N*).
∴﹣=﹣2an﹣8=﹣9>(4﹣1)2﹣9=0,
∴an>an+1.
∴数列{an}单调递减.
(3)证明:由(2)可知:数列{an}单调递减.
一方面Sn>a1+4(n﹣1)=4n+2.
另一方面:=<,
∴an﹣4<,
∴Sn﹣4n<<.即Sn<4n+.
∴当a=6时,.
38.已知数列{an}满足a1=1,an+1=.
(Ⅰ)求证:an+1<an;
(Ⅱ)求证:≤an≤.
【解答】解:(Ⅰ)证明:由a1=1,an+1=,得an>0,(n∈N),
则an+1﹣an=﹣an=<0,
∴an+1<an;
(Ⅱ)证明:由(Ⅰ)知0<an<1,又an+1=.,∴=≥,即an+1>an,
∴an>an﹣1≥()2an﹣1≥…≥()2an﹣1≥()n﹣1a1=,即an≥.
由an+1=,则=an+,
∴﹣=an,
∴﹣=a1=1,﹣=a2=,﹣=a3=()2…﹣=an﹣1≥()n﹣2,
累加得﹣=1++()2+…+()n﹣2==2﹣()n﹣2,
而a1=1,
∴≥3﹣()n﹣2==,
∴an≤.
综上得≤an≤.
39.已知数列{an}满足:a1=1,.
(1)若b=1,证明:数列是等差数列;
(2)若b=﹣1,判断数列{a2n﹣1}的单调性并说明理由;
(3)若b=﹣1,求证:.
【解答】解:(1)证明:当b=1,an+1=+1,
∴(an+1﹣1)2=(an﹣1)2+2,
即(an+1﹣1)2﹣(an﹣1)2=2,
∴(an﹣1)2﹣(an﹣1﹣1)2=2,
∴数列{(an﹣1)2}是0为首项、以2为公差的等差数列;
(2)当b=﹣1,an+1=﹣1,
数列{a2n﹣1}单调递减.
可令an+1→an,可得1+an=,
可得an→,即有an<(n=2,3,…),
再令f(x)=﹣1,可得
在(﹣∞,1]上递减,可得{a2n﹣1}单调递减.
(3)运用数学归纳法证明,
当n=1时,a1=1<成立;
设n=k时,a1+a3+…+22k﹣1<,
当n=k+1时,a1+a3+…+a2k﹣1+a2k+1
<+=,
综上可得,成立.
40.已知数列{an}满足,(n=1,2,3…),,Sn=b1+b2+…+bn.
证明:(Ⅰ)an﹣1<an<1(n≥1);
(Ⅱ)(n≥2).
【解答】证明:(Ⅰ)由得:(*)
显然an>0,(*)式⇒
故1﹣an与1﹣an﹣1同号,又,
所以1﹣an>0,即an<1…(3分)
(注意:也可以用数学归纳法证明)
所以 an﹣1﹣an=(2an+1)(an﹣1)<0,即an﹣1<an
所以 an﹣1<an<1(n≥1)…(6分)
(Ⅱ)(*)式⇒,
由0<an﹣1<an<1⇒an﹣1﹣an+1>0,
从而bn=an﹣1﹣an+1>0,于是,Sn=b1+b2+…+bn>0,…(9分)
由(Ⅰ)有1﹣an﹣1=2(1+an)(1﹣an)⇒,
所以(**)…(11分)
所以Sn=b1+b2+…+bn=(a0﹣a1+1)+(a1﹣a2+1)+…(an﹣1﹣an+1)=…(12分)
=…(14分)
∴(n≥2)成立…(15分)
41.已知数列{an}满足a1=1,an+1=,n∈N*,记S,Tn分别是数列{an},{a}的前n项和,证明:当n∈N*时,
(1)an+1<an;
(2)Tn=﹣2n﹣1;
(3)﹣1<Sn.
【解答】解:(1)由a1=1,an+1=,n∈N*,
知an>0,故an+1﹣an=﹣an=<0,
因此an+1<an;
(2)由an+1=,
取倒数得:=+an,
平方得:=+an2+2,
从而﹣﹣2=an2,
由﹣﹣2=a12,
﹣﹣2=a22,
…,
﹣﹣2=an2,
累加得﹣﹣2n=a12+a22+…+an2,
即Tn=﹣2n﹣1;
(3)由(2)知:﹣=an,
可得﹣=a1,
﹣=a2,
…,
﹣=an,
由累加得﹣=a1+a2+…+an=Sn,
又因为=a12+a22+…+an2+2n+1>2n+2,
所以>,Sn=an+an﹣1+…+a1
=﹣>﹣1>﹣1;
又由>,
即>,得
当n>1时,an<=<=(﹣),
累加得Sn<a1+[(﹣1)+(﹣)+…+(﹣)]=1+(﹣1)<,
当n=1时,Sn成立.
因此﹣1<Sn.
42.已知数列{an}满足a1=3,an+1=an2+2an,n∈N*,设bn=log2(an+1).
(I)求{an}的通项公式;
(II)求证:1+++…+<n(n≥2);
(III)若=bn,求证:2≤<3.
【解答】解:(I)由,则,
由a1=3,则an>0,两边取对数得到,即bn+1=2bn(2分)
又b1=log2(a1+1)=2≠0,
∴{bn}是以2为公比的等比数列.
即(3分)
又∵bn=log2(an+1),
∴(4分)
(2)用数学归纳法证明:1o当n=2时,左边为=右边,此时不等式成立; (5分)
2o假设当n=k≥2时,不等式成立,
则当n=k+1时,左边=(6分)
<k+1=右边
∴当n=k+1时,不等式成立.
综上可得:对一切n∈N*,n≥2,命题成立.(9分)
(3)证明:由得cn=n,
∴,
首先,(10分)
其次∵,
∴,
,
当n=1时显然成立.所以得证.(15分)
43.已知正项数列{an}满足a1=3,,n∈N*.
(1)求证:1<an≤3,n∈N*;
(2)若对于任意的正整数n,都有成立,求M的最小值;
(3)求证:a1+a2+a3+…+an<n+6,n∈N*.
【解答】(1)证明:由正项数列{an}满足a1=3,,n∈N*.
得+an+2=2an+1,
两式相减得(an+2﹣an+1)(an+2+an+1+1)=2(an+1﹣an),
∵an>0,∴an+2﹣an+1与an+1﹣an同号.
∵+a2=2a1=6,∴a2=2,则a2﹣a1<0,
∴an+1﹣an<0,即数列{an}是单调减数列,则an≤a1=3.
另一方面:由正项数列{an}满足a1=3,,n∈N*.
可得:+an+1=2an,得+an+1﹣2=2an﹣2,得(an+1+2)(an+1﹣1)=2(an﹣1),
由an+1+2>0,易知an+1﹣1与an﹣1同号,
由于a1﹣1=2>0,可知an﹣1>0,即an>1.
综上可得:1<an≤3,n∈N*.
(2)解:由(1)知:=,而3<an+1+2≤a2+2=4,
则≤,∴.
故M的最小值为.
(3)证明:由(2)知n≥2时,an﹣1=(a1﹣1)×××…×<=2×,
又n=1时,a1﹣1=2,故有an﹣1≤,n∈N*.
即an≤,n∈N*.
则a1+a2+a3+…+an<n+2=n+2×<n+6,n∈N*.
44.已知在数列{an}中,,,n∈N*.
(1)求证:1<an+1<an<2;
(2)求证:;
(3)求证:n<sn<n+2.
【解答】证明:(1)先用数学归纳法证明1<an<2
1°.n=1时
2°.假设n=k时成立,即1<ak<2,n=k+1时,,ak∈(1,2)成立.
由1°2°知1<an<2,n∈N*恒成立.=(an﹣1)(an﹣2)<0.
所以1<an+1<an<2成立.
(2),,
当n≥3时,而1<an<2.
所以.
由得,
=
所以
(3)由(1)1<an<2得sn>n
由(2)得,
=.
45.已知数列{an}中,,(n∈N*).
(1)求证:;
(2)求证:是等差数列;
(3)设,记数列{bn}的前n项和为Sn,求证:.
【解答】证明:(1)当n=1时,,满足,
假设当n=k(k≥1)时结论成立,即≤ak<1,
∵ak+1=,∴,
即n=k+1时,结论成立,
∴当n∈N*时,都有.
(2)由,得,
∴,
∴==﹣1,
即,
∴数列是等差数列.
(3)由(2)知,,
∴,
∴==,
∵当n≥2时,12n2+18n﹣(7n2+21n+14)=(5n+7)(n﹣2)≥0,
∴n≥2时,,
∴n≥2时,,
又b1=,b2=,
∴当n≥3时,
==
.
46.已知无穷数列{an}的首项a1=,=n∈N*.
(Ⅰ)证明:0<an<1;
(Ⅱ) 记bn=,Tn为数列{bn}的前n项和,证明:对任意正整数n,Tn.
【解答】(Ⅰ)证明:①当n=1时显然成立;
②假设当n=k(k∈N*)时不等式成立,即0<ak<1,
那么:当n=k+1时,>,
∴0<ak+1<1,
即n=k+1时不等式也成立.
综合①②可知,0<an<1对任意n∈N*成立.﹣﹣﹣﹣
(Ⅱ),即an+1>an,
∴数列{an}为递增数列.
又=,易知为递减数列,
∴也为递减数列,
∴当n≥2时,==
∴当n≥2时,=
当n=1时,,成立;
当n≥2时,Tn=b1+b2+…+bn<=
综上,对任意正整数n,
47.已知数列{xn}满足x1=1,xn+1=2+3,求证:
(I)0<xn<9;
(II)xn<xn+1;
(III).
【解答】证明:(I)(数学归纳法)
当n=1时,因为x1=1,所以0<x1<9成立.
假设当n=k时,0<xk<9成立,
则当n=k+1时,.
因为,
且得xk+1<9
所以0<xn<9也成立.
(II)因为0<xn<9,
所以.
所以xn<xn+1.
(III)因为0<xn<9,所以.
从而xn+1=2+3>+3.
所以,即.
所以.
又x1=1,故.
48.数列{an}各项均为正数,且对任意n∈N*,满足an+1=an+can2(c>0且为常数).
(Ⅰ)若a1,2a2,3a3依次成等比数列,求a1的值(用常数c表示);
(Ⅱ)设bn=,Sn是数列{bn}的前n项和,
(i)求证:;
(ii)求证:Sn<Sn+1<.
【解答】(I)解:对任意n∈N*,满足an+1=an+can2(c>0且为常数).∴a2=.a3=.
∵a1,2a2,3a3依次成等比数列,∴=a1•3a3,∴=a1•3(),a2>0,化为4a2=3a1(1+ca2).
∴4()=3a1[1+c()],a1>0,化为:3c2x2﹣cx﹣1=0,解得x=.
(II)证明:(i)由an+1=an+can2(c>0且为常数),an>0.
∴﹣=﹣==﹣.即﹣=﹣.
(ii)由(i)可得:﹣=﹣.
∴bn==,
∴Sn=+…+=.
由an+1=an+can2>an>0,可得﹣.
∴Sn<=Sn+1<.
∴Sn<Sn+1<.
49.设数列满足|an﹣|≤1,n∈N*.
(Ⅰ)求证:|an|≥2n﹣1(|a1|﹣2)(n∈N*)
(Ⅱ)若|an|≤()n,n∈N*,证明:|an|≤2,n∈N*.
【解答】解:(I)∵|an﹣|≤1,∴|an|﹣|an+1|≤1,
∴﹣≤,n∈N*,
∴=(﹣)+(﹣)+…+(﹣)≤+++…+==1﹣<1.
∴|an|≥2n﹣1(|a1|﹣2)(n∈N*).
(II)任取n∈N*,由(I)知,对于任意m>n,
﹣=(﹣)+(﹣)+…+(﹣)
≤++…+=<.
∴|an|<(+)•2n≤[+•()m]•2n=2+()m•2n.①
由m的任意性可知|an|≤2.
否则,存在n0∈N*,使得|a|>2,
取正整数m0>log且m0>n0,则
2•()<2•()=|a|﹣2,与①式矛盾.
综上,对于任意n∈N*,都有|an|≤2.
50.已知数列{an}满足:a1=1,an+1=an+.(n∈N*)
(Ⅰ)证明:≥1+;
(Ⅱ)求证:<an+1<n+1.
【解答】证明:(Ⅰ)∵,
∴an+1>an>a1≥1,
∴.
(Ⅱ)∵,
∴0<<1,
即﹣=<<﹣,
累加可得,﹣<1﹣,
故an+1<n+1,
另一方面,由an≤n可得,
原式变形为
故
累加得,
故<an+1<n+1.