一道高中数学数列题

在数列{an}中,a1=1,a(n+1)=1-1/(4an),bn=2/(2an-1),n∈N+
设cn=(根号2)^bn
证明:数列{cn}不存在成等差数列的三项

解:1、首先求an的表达式:
带入n=1,2,3,4,5,6,7,可得a2=3/4,a3=2/3,a4=5/8,a5=3/5,a6=7/12,a8=4/7.
可以发现奇数项的分子是首项为1公差为1的等差数列,分母是首项为1公差为2的等差数列,设k为正整数,则a(2k-1)=k/[1+(k-1)*2]=(1/2)*[1+1/(2k-1)] ----这个变形应该化解没问题吧?
同理发现偶数项的分子是首项为3公差为2的等差数列,分母是首项为4公差为4的等差数列,设k为正整数,则a(2k)=[3+(k-1)*2]/[4+(k-1)*4]=(1/2)*[1+1/(2k)] ----同样的变形化解。
综合起来就是a(n)=(1/2)*(1+1/n)。
当然这个式子是由猜想得来的,以下还要用数学归纳法证明之!(此处略,如有需要欢迎追问。)
2、接下来求cn的表达式:
bn=2/(2an-1)=2/[2*(1/2)*(1+1/n)-1]=2/n。
cn=(根号2)^bn=2^(bn/2)=2^(1/n)
3、以下用反证法证明之!
证明:显然cn是一个递减数列(如有疑问欢迎追问)。所以假设数列cn中存在ci、cj、ck三项可以使得ci、cj、ck构成等差数列,其中i、j、k为大于等于1的正整数,且i<j<k。
则有2cj=ci+ck。
即:2*2^(1/j)=2^(1/i)+2^(1/k),亦即:2^(1+1/j)=2^(1/i)+2^(1/k),设p=2^(1+1/j)
所以:p=p*[2^(1/i-1-1/j)+2^(1/k-1-1/j)] -------这个变形没问题吧?
所以2^(1/i-1-1/j)+2^(1/k-1-1/j)]=1
令A=2^(1/i-1-1/j),B=2^(1/k-1-1/j)]。
若i>1,则k>1,j>1,则1/i-1-1/j<-1/2,1/k-1-1/j<-1/2,则A+B>1/1.414+1/1.414>1.
若i=1,(这个很复杂,还要对j和k继续细分,其中有些情况得出来A+B>1,有些得出来是小于1,但是绝对不会等于1).
所以得出矛盾,2^(1/i-1-1/j)+2^(1/k-1-1/j)]=1是不成立的,所以元命题成立!

另:这道题可以列入高考题目范围,没有什么地方超标了,涉及到的知识有数列、函数单调性、数学归纳法的证明,反证法的用法等,综合性较强,不过最后一问难度很大,需要证明的第三问都是些经典类型的证明! 我尝试过用基本不等式缩放,但是缩放证明出来要成立的话有一个前提是i、j、k要成等差数列才可以,所以这个方法行不通···。本题最后一问欢迎高手继续回答!
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第1个回答  2012-06-03
an=1-1/(4an) 两边同乘以2,之后同时减去1,再取倒有1/(2a(n+1)-1)=1+1/(2an-1)
则有an=(n+1)/(2n)
bn=2n;即cn=2^n
设1<=i<j<k,且为正整数。则有1<=k-j,且为正数。因为c(k)>=c(j+1)=2c(j),且才c(i)>0,故结论得证
第2个回答  2012-06-02
用特征方程求解an,推得cn后,设任意三项cx,cy,cz,再用反证法归谬;这是大概思路
特征方程解an是关键,可以看看这方面竞赛书,高考不要求。这里说清楚很麻烦
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