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数列与不等式的链接是考试中的热点话题,这类问题不仅能考查多方面的知识和技能、技巧,而且对于思维能力也提出了较高的要求,常成为试卷中的“制高点”.值得重视的有以下几种类型:证明不等式;比较大小;研究单调性;求最值;求取值范围等.
一、证明不等式
【例1】数列{an}中,an=5n-4,证明不等式 - >1(m,n∈N*).
【解析】分析法是证明不等式的一种重要方法,欲证原不等式,只要证 > +1,即只要证5amn>1+aman+2 ,而amn=5mn-4,aman=25mn-20(m+n)+16,故只要证5(5mn-4)>1+25mn-20(m+n)+16+2 ,即只要证20m+20n-37>2 .
至此,如果“硬”要来个两边平方,将使题解陷入难以自拔的境地.静心思考一下,能否用其他方法化去式子中的根号呢?因为2 ?燮am+an=5m+5n-8,所以只要证20m+20n-37>5m+5n-8,即15m+15n>29,m、n都是正整数,此式成立,则原式得证.
分析法加均值不等式征服了一道不太容易的证明题,由此可见其作用不可小视.
二、比较大小
【例2】设等比数列{an}的公比为q,前n项和Sn>0(n=1,2,…).
(Ⅰ)求q的取值范围;
(Ⅱ)设bn=an+2- an+1,记数列{bn}的前n项和为Tn,试比较Sn和Tn的大小.
【解析】(Ⅰ)当q=1时,Sn=na1>0;当q≠1时,Sn= >0,所以 >0,则得1-q<01-qn<0①或1-q>01-qn>0②
解①得q>1;解②得-1<q<1,且q≠0,故q的取值范围为(-1,0)∪(0,+∞).
(Ⅱ)由已知得bn=an(q2- q),则可得Tn与Sn的关系Tn=(q2- q)Sn,用最基本的求差比较法得Tn-Sn=(q2- q-1)Sn,因为Sn>0,且q∈(-1,0)∪(0,+∞),所以当
1oq∈(-1,- )∪(2,+∞)时,Tn-Sn>0,Tn>Sn
2oq∈(- ,0)∪(0,2)时,Tn-Sn<0,Tn<Sn
3oq=- ,或q=2时,Tn-Sn=0,Tn=Sn.
将(Ⅰ)中所得的q的取值范围与Tn-Sn的值的三种情况结合起来,进行条分缕析的分类讨论,需要的是冷静深邃的思考.
三、研究单调性
【例3】已知数列{an}满足a1=2a,an+1= (a≠0),bn= ,试判断并证明数列{an}的单调性.
【解析】由已知得bn= ==
b2 n-1>0(n>1).
欲研究数列的单调性,只要比较an+1与an的大小,作差得an+1-an= -an= .
1o当a>0时,a1>0,an>0,又bn>0,即 >0,所以an-a>0,an>a>0,a2n-a2>0,即an+1-an<0,an+1<an,此时数列是递减的;
2o当a<0时,不难得an+1>an,此时数列是递增的.
四、求最值
【例4】数列{an}中,a1= ,an=2- (n?叟2),求数列{an}中最大和最小项的值.
【解析】问题的基点是先求出数列的通项,由已知可得an-1= ,化为 = +1,则{ } 是首项为- ,公差为1的等差数列,所以an= ,那么an= +1,在直角坐标系中作出它的图像(如图1),则可知当n=3时,有最小项,其值为a3=-1;当n=4时,有最大项,其值为a4=3.若不用图形与数形结合的思想怎么解此题,读者不妨一试.
五、求取值范围
【例5】已知数列{an}的前n项和 Sn= (n≥2,b>0,b≠1),若an+1>an恒成立,求b的取值范围.
【解析】这是一道把关试题的关键部分,也是一种十分重要的题型.
由已知得an= (n≥2),由an+1>an得 > ,化得(b-1)[(n+1)b-(n+3)]>0,则b<1,或 b> =1+ .
而当n=2时, 的最大值为 ,所以b> ,故b的取值范围是(0,1)∪( ,+∞).
(编校:赵 琳)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
一、证明不等式
【例1】数列{an}中,an=5n-4,证明不等式 - >1(m,n∈N*).
【解析】分析法是证明不等式的一种重要方法,欲证原不等式,只要证 > +1,即只要证5amn>1+aman+2 ,而amn=5mn-4,aman=25mn-20(m+n)+16,故只要证5(5mn-4)>1+25mn-20(m+n)+16+2 ,即只要证20m+20n-37>2 .
至此,如果“硬”要来个两边平方,将使题解陷入难以自拔的境地.静心思考一下,能否用其他方法化去式子中的根号呢?因为2 ?燮am+an=5m+5n-8,所以只要证20m+20n-37>5m+5n-8,即15m+15n>29,m、n都是正整数,此式成立,则原式得证.
分析法加均值不等式征服了一道不太容易的证明题,由此可见其作用不可小视.
二、比较大小
【例2】设等比数列{an}的公比为q,前n项和Sn>0(n=1,2,…).
(Ⅰ)求q的取值范围;
(Ⅱ)设bn=an+2- an+1,记数列{bn}的前n项和为Tn,试比较Sn和Tn的大小.
【解析】(Ⅰ)当q=1时,Sn=na1>0;当q≠1时,Sn= >0,所以 >0,则得1-q<01-qn<0①或1-q>01-qn>0②
解①得q>1;解②得-1<q<1,且q≠0,故q的取值范围为(-1,0)∪(0,+∞).
(Ⅱ)由已知得bn=an(q2- q),则可得Tn与Sn的关系Tn=(q2- q)Sn,用最基本的求差比较法得Tn-Sn=(q2- q-1)Sn,因为Sn>0,且q∈(-1,0)∪(0,+∞),所以当
1oq∈(-1,- )∪(2,+∞)时,Tn-Sn>0,Tn>Sn
2oq∈(- ,0)∪(0,2)时,Tn-Sn<0,Tn<Sn
3oq=- ,或q=2时,Tn-Sn=0,Tn=Sn.
将(Ⅰ)中所得的q的取值范围与Tn-Sn的值的三种情况结合起来,进行条分缕析的分类讨论,需要的是冷静深邃的思考.
三、研究单调性
【例3】已知数列{an}满足a1=2a,an+1= (a≠0),bn= ,试判断并证明数列{an}的单调性.
【解析】由已知得bn= ==
b2 n-1>0(n>1).
欲研究数列的单调性,只要比较an+1与an的大小,作差得an+1-an= -an= .
1o当a>0时,a1>0,an>0,又bn>0,即 >0,所以an-a>0,an>a>0,a2n-a2>0,即an+1-an<0,an+1<an,此时数列是递减的;
2o当a<0时,不难得an+1>an,此时数列是递增的.
四、求最值
【例4】数列{an}中,a1= ,an=2- (n?叟2),求数列{an}中最大和最小项的值.
【解析】问题的基点是先求出数列的通项,由已知可得an-1= ,化为 = +1,则{ } 是首项为- ,公差为1的等差数列,所以an= ,那么an= +1,在直角坐标系中作出它的图像(如图1),则可知当n=3时,有最小项,其值为a3=-1;当n=4时,有最大项,其值为a4=3.若不用图形与数形结合的思想怎么解此题,读者不妨一试.
五、求取值范围
【例5】已知数列{an}的前n项和 Sn= (n≥2,b>0,b≠1),若an+1>an恒成立,求b的取值范围.
【解析】这是一道把关试题的关键部分,也是一种十分重要的题型.
由已知得an= (n≥2),由an+1>an得 > ,化得(b-1)[(n+1)b-(n+3)]>0,则b<1,或 b> =1+ .
而当n=2时, 的最大值为 ,所以b> ,故b的取值范围是(0,1)∪( ,+∞).
(编校:赵 琳)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”