本题导读

本题考查等差、等比数列概念的综合应用及递推数列通项公式的求解与证明。第一问采用通过前几项数值进行归纳猜想,并使用数学归纳法进行严格论证;第二问属于经典的数列不等式放缩证明,核心在于通过精确放缩构建可裂项相消的对偶结构。

📌【题干】

Question

(2008年辽宁卷(理)) 在数列 中,,且 成等差数列, 成等比数列.

(1)求 及 ,由此猜测 的通项公式,并证明你的结论;

(2)证明:.

🔍【思路分析】

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  1. 第一问:依据等差、等比中项关系建立递推式 与 。点算出前四项后寻找因数规律进行猜想,随后利用数学归纳法完成两数列通项的联动证明。
  2. 第二问:将通项公式代入目标代数式,化简为 。保留第一项 ,对其余项利用 进行分母缩小放缩,化为能整齐裂项的形式求解上界。

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对任意 ,皆有

✍【详细解析】

Abstract

解:(1)由题意可知: 代入初值 得: ; 。 ; 。 ; 。 观察规律: 猜测 。 猜测 。

下面用数学归纳法证明该猜想: ① 当 时, , 猜想成立。 ② 假设当 () 时猜想成立,即 。 则当 时: 即当 时猜想亦成立。 综上所述,对任意 ,皆有 。

(2)证明:由(1)可知 。 当 时, 。 当 时,由于 , 故恒有: 因此: 原不等式得证。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:由中项性质确立的非线性递推方程组求解,数列求和不等式的裂项相消控制。
  2. 核心方法:数学归纳法、分项精确放缩法。
  3. 避坑指南:第(2)问中若直接整体放缩为 或直接对所有项从 开始放缩,将导致放大尺度过粗,最终求和结果无法逼近 这一精确边界。必须将第一项独立保留,从第二项开始进行分母的局部合理放缩。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源: 本题设计基于古典算术-几何平均数(AGM)迭代序列的离散简化模型,通过两级交织递推,引导出多项式阶数的有序递增。
  2. 结论推广: 本题中级数和的极限本质为 (从 开始),本题截取了其子序列片段,可用欧拉常数及级数有界性判定其广义有界性。

🔗【关联脉络】

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