本题导读
本题考查等差数列与等比数列的性质(等比中项)、数列求和(并项求和法、裂项相消法)。核心在于正确理解题意并选用恰当方法求解。
📌【题干】
Question
(2016年天津卷(理)) 已知 是各项均为正数的等差数列,公差为 .对任意的 , 是 和 的等比中项.
(1)设 ,,求证:数列 是等差数列;
(2)设 ,,,求证:.
🔍【思路分析】
破题导航
- 证明等差数列:利用等比中项定义 ,代入 的表达式,利用等差数列通项性质 进行化简,判断 是否为定值。
- 数列求和与证明:
- 求 :由于 是交错项平方和,采用“并项法”,将相邻两项结合,即 ,利用第一问结论 转化为等差数列求和。
- 不等式证明:求出 的解析式后,观察其结构是否符合裂项特征 ,求和后通过放缩法证明上界。
✅【答案】
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(1) 证明见解析:,,,故 是公差为 的等差数列;
(2) 证明见解析:,。
✍【详细解析】
Abstract
证明:(1) 因为 是 和 的等比中项,所以 。 由 ,代入得: 因为 是公差为 的等差数列,所以 。 则 。 考察相邻两项之差: 由于 是与 无关的定值, 所以数列 是等差数列。
(2) 当 时,。 由(1)可知 。 计算 : 利用 ,则: 根据(1)中 :
证明不等式: 利用裂项相消法: 由于 ,则 ,故 。 所以 。 即原不等式成立。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
并项求和法:处理带有 的求和问题时,将相邻项两两结合是打破正负交替最有效的方式。
裂项相消法:观察分母为两个等差数列项积的形式(如 ),应第一时间联想到裂项公式 。
📖【试题探源与推广】
Tip
- 变式思考:若 ,则 的表达式会如何变化?是否依然可以裂项?
- 提示: 的通项会多出一项常数,导致 形式变复杂,通常不能直接裂项,可能需要二次放缩。
- 常用技巧:在数列大题中,第一问的结论往往是第二问化简的关键背景,务必注意前后逻辑的关联。
🔗【关联脉络】
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