Question

【題目】已知數(shù)列的前項和為，且.

(1)求數(shù)列的通項公式，并寫出推理過程；

(2)令，，試比較與的大小，并給出你的證明.

Answer 1

【答案】（Ⅰ）；（Ⅱ），證明見解析．

【解析】試題分析：（Ⅰ）由題意可根據(jù)數(shù)列通項與前項和之間的關(guān)系來進(jìn)行求解，即當(dāng)時，；當(dāng)時，，這時可得到與的關(guān)系式，根據(jù)關(guān)系式的特點(diǎn)，可通過構(gòu)造換元，令，從而得出數(shù)列是等差數(shù)列，先求出數(shù)列的通項，再求出數(shù)列的通項；（Ⅱ）根據(jù)數(shù)列的特點(diǎn)可利用錯位相減法求出，接著利用作差法進(jìn)行比較，根據(jù)差式的特點(diǎn)這里可采用數(shù)學(xué)歸納法進(jìn)行猜想證明，詳見解析．

試題解析：（Ⅰ）在中，令，可得，即，

當(dāng)時，，∴，

∴，即，

設(shè)，則，即當(dāng)時，，

又，∴數(shù)列是首項和公差均為1的等差數(shù)列．

于是，∴

（Ⅱ）由（Ⅰ）得，

所以，

由①-②，

得

∴，則

于是只要比較與的大小即可，

（1）當(dāng)時，，此時，即，

（2）猜想：當(dāng)時，，下面用數(shù)學(xué)歸納法證明：

①當(dāng)時，不等式成立；②假設(shè)時，不等式成立，即；

則當(dāng)時，，

所以當(dāng)時，不等式成立，

由①和②可知，當(dāng)時，成立，

于是，當(dāng)時，，即．

另證：要證，只要證：，只要證：，

由均值不等式得：，

所以，于是當(dāng)時，，即．