Question

已知數(shù)列{a_n}與{b_n}有如下關(guān)系：a₁=2，a_n+1=

1

2

（a_n+

1

an

），b_n=

an+1

an-1

．
（Ⅰ）求數(shù)列{b_n}的通項公式；
（Ⅱ）令c_n=

an-1

an+1-1

求數(shù)列{c_n}的通項公式；
（Ⅲ）設S_n是數(shù)列{a_n}的前n項和，當n≥2時，求證S_n＜n+

4

3

．

Answer 1

考點：數(shù)列與不等式的綜合,數(shù)列的求和

專題：綜合題,等差數(shù)列與等比數(shù)列

分析：（1）（2）構(gòu)造數(shù)列整體解決．
（3）列出來運用累加的方法求解．

解答： 答案 （Ⅰ）∵b₁=

a1+1

a1-1

=3，∴b_n+1=

an+1+1

an+1-1

=

1 2 (an+ 1 an )+1

1 2 (an+ 1 an )-1

=

1 2 bn+1

1 2 bn-1

∴b_n=

b

2 n-1

=

b

22 n-2

=…=b₁ 2n-1=3 2n-1．
（Ⅱ）由（Ⅰ）知a_n=

bn+1

bn-1

=，∴

an-1

an+1-1

=

32n-1+1 32n-1-1 -1

32n+1 32n-1 -1

=3 2n-1+1．

∴c_n=3 2n-1+1．

（Ⅲ）∵n≥2時，a_n+1-1=

an-1

32n-1+1

≤

1

10

(an-1)，
當且僅n=2時取等號．且a₂=

1

2

（a₁+

1

a1

）=

5

4

，
故a₃-1≤

1

10

（a₂-1），a₄-1≤

1

10

（a₃-1），a₄-1≤

1

10

（a₃-1），a_n-1≤

1

10

（a_n-1-1），…．
以n-1個式子相加，
S_n-a₁-a₂-（n-2）≤

1

10

[S_n-1-a₁-（n-2）]，∴10S_n-

65

2

-10（n-2）≤S_n-a_n-n，
∴9S_n≤

25

2

+9n-

32n-1+1

32n-1-1

，∴S_n≤

25

18

+n-

32n-1+1

9(32n-1-1)

＜

25

18

+n-

1

9

=

23

18

+n＜

24

18

+n．
故S_n＜n+

4

3

得證．

點評：本題綜合考察了數(shù)列與函數(shù)、不等式，方程的關(guān)系，運用化簡仔細些．