本题导读
本题考查数列的递推关系。核心在于构造差值法、归纳推理法的灵活运用。
📌【题干】
Question
(2012年安徽卷(理)) 数列 满足 , ().
(1)证明: 是递减数列的充分必要条件是 ;
(2)求 的取值范围,使 是递增数列.
🔍【思路分析】
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- 第一问(充要条件证明):
- 必要性:由 递减推导出 ,代入递推式求 。
- 充分性:由 结合递推式 ,判断差值的正负,从而确认单调性。
- 第二问(递增范围求解):
- 初步约束:若递增,则 。
- 差值分析:考虑 。若要此式恒大于 0,则需满足 。
- 界限判定:考察递推函数 的不动点及其在区间内的取值。若 过大,数列项可能跳出使得 的范围,导致单调性改变。
✅【答案】
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(1) 证明见解析
(2)
✍【详细解析】
Abstract
(Ⅰ)证明: 由递推式得 。
- 充分性: 若 ,由于 ,则 恒成立。 所以 ,即 是递减数列。
- 必要性: 若 是递减数列,则对于任意 都有 。 特别地,取 ,有 。 因为 ,则 。 故 。 综上, 是递减数列的充分必要条件是 。
(Ⅱ)解: 若 是递增数列,则对任意 ,有 ,即 。 这意味着 必须大于 0,且 。
- 由 ,得 。由递增性,。
- 要使 ,即 ,解得 。
- 考察相邻两项差值的变化: 。 要使数列递增(即 且 ),必须满足:
- 若 : 此时不动点满足 。 当 时,。 由于 ,可以归纳证明 。 则 ,满足递增条件。
- 若 : 则 。随着 增大, 会无限趋近于不动点 。 当 足够接近 时, 必将大于 1(例如当 时), 此时 将变为负数,数列不再递增。
综上所述, 的取值范围是 。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
- 核心考点:递推数列的单调性与差值符号判定;不动点理论在数列稳定性中的应用。
- 核心方法:“差式分解法”。通过 与 的比例关系(即导数的离散化形式)来判定单调性的持续性。
- 易错点:忽略 这一关键约束。很多学生只考虑到 或 ,未能深入探讨项数增加后单调性是否会发生反转。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 结论推广: 对于递推式 ,若 ,则数列具有单向单调性;若 ,则数列具有摆动性。
- 题目推广: 本题原型为逻辑斯特映射(Logistic Map)的简化版,是研究混沌理论的数学基础。
🔗【关联脉络】
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