Question

已知數(shù)列{a_n}中的各項(xiàng)均為正數(shù)，且滿足a1=2，

an+1-1

an-1

=

2an

an+1

(n∈N*)．記b_n=a_n²-a_n，數(shù)列{b_n}的前n項(xiàng)和為x_n，且f(xn)=

1

2

xn．
（Ⅰ）數(shù)列{b_n}和{a_n}的通項(xiàng)公式；
（Ⅱ）求證：

n-1

2

＜

f(x1)

f(x2)

+

f(x2)

f(x3)

+…+

f(xn)

f(xn+1)

＜

n

2

(n∈N*)．

Answer 1

分析：（1）整理

an+1-1

an-1

=

2an

an+1

得a_n+1²-a_n+1=2（a_n²-a_n），代入b_n=a_n²-a_n，中進(jìn)而可知數(shù)列{b_n}是公比和首項(xiàng)均為2的等比數(shù)列，公比為2，進(jìn)而數(shù)列{b_n}的通項(xiàng)公式可得．把b_n代入b_n=a_n²-a_n，求得a_n．
（2）根據(jù)等比數(shù)列求和公式可求的x_n，進(jìn)而可知f（x_n）的解析式．進(jìn)而可求得

f(xk)

f(xk+1)

結(jié)果小于

1

2

進(jìn)而可知

f(x1)

f(x2)

+

f(x2)

f(x3)

+…+

f(xn)

f(xn+1)

＜

n

2

(n∈N*)，根據(jù)

f(xk)

f(xk+1)

=

2k-1

2k+1-1

=

1

2

-

1

2(2k+1-1)

大于

1

2

-

1

2k+1

，進(jìn)而根據(jù)等比數(shù)列求和公式可證明

n-1

2

＜

f(x1)

f(x2)

+

f(x2)

f(x3)

++

f(xn)

f(xn+1)

．

解答：解：（I）

an+1-1

an-1

=

2an

an+1

?

a

2 n+1

-an+1=2(

a

2 n

-an)，
∵b_n=a_n²-a_n，b_n+1=2b_n，
∴數(shù)列{b_n}是公比和首項(xiàng)均為2的等比數(shù)列，
∴b_n=2ⁿ，
即

a

2 n

-an=2n?an=

1+ 1+2n+2

2

(∵an＞0).
（II）證明：因?yàn)榈缺葦?shù)列{b_n}的前n項(xiàng)和xn=

2(2n-1)

2-1

=2n+1-2，
所以f（x_n）=2ⁿ-1．
故

f(xk)

f(xk+1)

=

2k-1

2k+1-1

=

2k-1

2(2k- 1 2 )

＜

1

2

，k=1，2，3，，n，
所以

f(x1)

f(x2)

+

f(x2)

f(x3)

++

f(xn)

f(xn+1)

＜

n

2

.
另一方面

f(xk)

f(xk+1)

=

2k-1

2k+1-1

=

1

2

-

1

2(2k+1-1)

，
=

1

2

-

1

2k+1+2kk+1-2

＞

1

2

-

1

2k+1

，k=1，2，，n.
∴

f(x1)

f(x2)

+

f(x2)

f(x3)

++

f(xn)

f(xn+1)

≥

n

2

-(

1

22

+

1

23

++

1

2n+1

)=

n

2

-

1

2

(1-

1

2n

)＞

n-1

2

.
∴

n-1

2

＜

f(x1)

f(x2)

+

f(x2)

f(x3)

++

f(xn)

f(xn+1)

＜

n

2

.

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了數(shù)列的遞推式．?dāng)?shù)列的通項(xiàng)公式和求和問(wèn)題與不等式、對(duì)數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)等問(wèn)題綜合考查是近幾年高考的熱點(diǎn)題目．