Question

S_n+a_n=n，S_n為數(shù)列a_n的前n項和，證明：

1

2a1

+

2

22a2

+

1

23a3

+…+

1

2nan

＜2．

Answer 1

考點：數(shù)列的求和

專題：等差數(shù)列與等比數(shù)列

分析：由已知得到a_n=1-（

1

2

）ⁿ．從而

1

2nan

=

1

2n(1- 1 2n )

=

1

2n-1

=

2n+1

(2n+1)(2n-1)

=

2n+1

4n-1

＜

2n+2

4n

=

1

2n

+

4

2n

，由此利用放縮法和分組求和法能證明

1

2a1

+

2

22a2

+

1

23a3

+…+

1

2nan

＜2．

解答： 解：∵S_n+a_n=n，
∴n≥2時，S_n-1+a_n-1=n-1，
兩式相減得S_n-S_n-1+a_n-a_n-1=1，
∴2a_n-a_n-1=1，
∴2（a_n-1）-（a_n-1-1）=0，
∴

an-1

an-1-1

=

1

2

，∴數(shù)列{a_n-1}是以

1

2

為公比的等比數(shù)列，
又∵S₁+a₁=2a₁=1，∴a₁=

1

2

，a1-1=-

1

2

，
∴an-1=-

1

2

×(

1

2

)n-1=-（

1

2

）ⁿ，
∴a_n=1-（

1

2

）ⁿ．
∴

1

2nan

=

1

2n(1- 1 2n )

=

1

2n-1

=

2n+1

(2n+1)(2n-1)

=

2n+1

4n-1

＜

2n+2

4n

=

1

2n

+

4

2n

，
∴

1

2a1

+

2

22a2

+

1

23a3

+…+

1

2nan

=

1

2-1

+

1

22-1

+…+

1

2n-1

＜（

1

2

+

1

22

+…+

1

2n

）+2（

1

4

+

1

42

+

1

43

+…+

1

4n

）
=

1 2 (1- 1 2n )

1- 1 2

+2×

1 4 (1- 1 4n )

1- 1 4

=1-

1

2n

+

1

3

×2-

2

3

×

1

4n

＜1+

2

3

＜2．
∴

1

2a1

+

2

22a2

+

1

23a3

+…+

1

2nan

＜2．

點評：本題考查不等式的證明，是中檔題，解題時要認真審題，注意到放縮法、構(gòu)造法和分組求和法的合理運用．