题面
20.已知数列{an},{bn},{cn}中,a1=b1=c1=1, cn+1=an+1−an, cn+1=bn+2bn∙cn (n∈N∗)
(Ⅰ)若数列{bn}为等比数列,且公比q>0,且b1+b2=6b3,求q与an的通项公式;
(Ⅱ)若数列{bn}为等差数列,且公差d>0,证明:c1+c2+⋯+cn<1+d1.
(Ⅰ)若数列{bn}为等比数列,且公比q>0,且b1+b2=6b3,求q与an的通项公式;
(Ⅱ)若数列{bn}为等差数列,且公差d>0,证明:c1+c2+⋯+cn<1+d1.
解析
分析
本题第(Ⅰ)题先根据等比数列的通项公式将b2=q, b3=q2代入b1+b2=6b3计算出公比 q 的值,然后根据等比数列的定义化简cn+1=bn+2bn∙cn可得cn+1=4cn,则可发现数列{cn}是以 1 为首项,4 为公比的等比数列,从而可得数列{cn}的通项公式,然后将通项公式代入cn+1=an+1−an,可得an+1−an=cn+1=.4n,再根据此递推公式的特点运用累加法可计算出数列{an}的通项公式;
第(Ⅱ)题通过将已知关系式cn+1=bn+2bn∙cn不断进行转化可构造出数列{bnbn+1cn},且可得到数列{bnbn+1cn}是一个常数列,且此常数为 1+d,从而可得bnbn+1cn=1+d,,再计算得到cn=bnbr+11+d,根据等差数列的特点进行转化进行裂项,在求和时相消,最后运用放缩法即可证明不等式成立
解答
(Ⅰ)解:由题意,b2=q, b3=q2
∵b1+b2=6b3,∴1+q=6q2,
整理,得6q2−q−1=0
解得q=−31(5±),或q=21,
∴cn+1=bn+2bn⋅cn=bnbnbn+21⋅cn=q21⋅cn=(21)21⋅cn=4⋅cn,
∴数列{cn}是以1为首项,4为公比的等比数列,
∴cn=1⋅4n−1=4n−1,n∈N∗.
∴an+1−an=cn+1=4n,
则a1=1,
a2−a1=41,
a3−a2=42,
an−an−1=4n−1,
各项相加,可得
an=1+41+42+⋯+4n−1=1−41−4n=34n−1.
(Ⅱ)证明:依题意,由cn+1=bn+2bn∙cn(n∈N∗),可得
bn+2⋅cn+1=bn⋅cn,
两边同时乘以bn+1,可得
bn+1bn+2cn+1=bnbn+1cn,
∵b1b2c1=b2=1+d,
∴数列{bnbn+1cn}是一个常数列,且此常数为1+d,
bnbn+1cn=1+d,∴cn=bnbn+11+d=d1+d⋅bnbn+1d=(1+d1)⋅bnbn+1bn+1−bn=(1+d1)(bn1−bn+11),∴c1+c2+⋯+cn=(1+d1)(b11−b21)+(1+d1)(b21−b31)+⋯+(1+d1)(bn1−bn+11)=(1+d1)(b11−b21+b21−b31+⋯+bn1−bn+11)=(1+d1)(b11−bn+11)=(1+d1)(1−bn+11)<1+d1,∴c1+c2+⋯+cn<1+d1,故得证.