解答题已知数列{an}中,a1=0,an+1=an?q+qn+1(q>0),bn=an+2n,n=1,2,3,….
(I)求证数列是等差数列;
(II)试比较b1b3与b22的大小;
(III)求正整数k,使得对于任意的正整数n,≤恒成立.
网友回答
解:(I)∵an+1=an?q+qn+1(q>0)
∴,又,
即数列是以0为首项,1为公差的等差数列(3分)
且,an=(n-1)qn(n=1,2,3)
(II)bn=an+2n=(n-1)qn+2n(4分)
∴b1=2,b2=q2+4,b3=2q3+8(5分)
∴b22-b1b3=(q2+4)2-2(2q3+8)=(q4+8q2+16)-4q3-16=q4-4q3+8q2=q2(q2-4q+8)=q2[(q-2)2+4]>0
∴b22>b1b3(8分)
(III)∵bn=(n-1)qn+2n,n=1,2,3,…,∴bn>0
b1=2,b2=q2+4,bn+1=nqn+1+2n+1
又b2bn-b1bn+1=(q2+4)[(n-1)qn+2n]-2(nqn+1+2n+1)
=[(q2+4)(n-1)-2nq]qn+q2?2n
①当n=1时,b2bn-b1bn+1=0,即
②当n≥2时,∵q>0,q2+4≥2?q?2=4q
∴(q2+4)(n-1)-2nq≥4(n-1)q-2nq=2(n-2)q≥0又q2?2n>0
∴b2bn-b1bn+1>0
由①②得,即对于任意的正整数n,恒成立
故所求的正整数k=1.解析分析:(I)由an+1=an?q+qn+1(q>0)两边同除以qn+1构造,再由等差数列的定义证明.(II)由bn=an+2n及(I)求得b1=2,b2=q2+4,b3=2q3+8,再构建b1b3与b22作差比较.(III从k=1入手构建,进行探究.点评:本题主要考查构造数列以及不等式和恒成立问题在数列中的应用.