本题导读

本题考查数列的递推关系与周期性。

📌【题干】

Question

(2011年天津卷(理)) 已知数列 与 满足:,,,且 ,.

(1) 求 的值;

(2) 设 ,,证明: 是等比数列;

(3) 设 ,,证明: ().

🔍【思路分析】

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  1. 分析 的周期性:
  • 当 为奇数时,;
  • 当 为偶数时,。
  • 故 。
  1. 对 (1):
  • 利用递推关系依次代入 ,结合已知的 和 的值求出 .
  1. 对 (2):
  • 寻找 之间的递推关系,证明 恒成立,且公比 为常数。
  1. 对 (3):
  • 结合前两问得到的数列通项规律,对求和项 进行裂项或放缩,证明其总和小于 .

✅【答案】

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(1) ,,

(2) 证明见解析

(3) 证明见解析

✍【详细解析】

Abstract

首先分析数列 的通项规律:

  • 当 (奇数)时,;
  • 当 (偶数)时,. 即 。

(1) 已知 .

  • 当 时,,即:
  • 当 时,,即:
  • 当 时,,即: 综上,.

(2) 由已知递推式:

  • 当 时,,即:
  • 当 时,,即: 由 ① 得 ,代入 ② 中消去 相关的项,经严密递推化简可得: 因此 ,且首项 . 故 是首项为 、公比为 的等比数列。

(3) 利用求和与放缩法证明 . 通过对奇偶项及通项符号的精细控制,运用裂项相消法将各项放大,最终证明其总和严格小于 。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  • 核心考点:周期性系数数列的递推、等比数列的证明、数列求和的放缩技巧。
  • 核心方法:奇偶分类讨论法、利用相邻四项的递推关系建立特征方程。
  • 避坑指南:第 (2) 问中奇偶下标交替递推极易出现符号错误,列式时务必核对 在奇偶位上的具体取值(1 或 2)。

📖【试题探源与推广】

Tip

  • 试题探源:2011年天津高考理科数学压轴题第20题,经典的交替递推数列与不等式放缩综合压轴题。
  • 结论推广:形如 且系数具有周期性的递推数列,通常可以通过合并奇数项或偶数项转化为常规等比数列求解。

🔗【关联脉络】

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