3.已知函數(shù)fn(x)=$\frac{1}{3}$x3-$\frac{1}{2}$(n+1)x2+x(n∈N*)數(shù)列{an}滿足an+1=fn′(an),a1=3.
(1)求a2,a3,a4;
(2)根據(jù)(1)猜想數(shù)列{an}的通項公式,并用數(shù)學(xué)歸納法證明;
(3)求證:對一切正整數(shù)n,$\frac{1}{{{{({a_1}-2)}^2}}}+\frac{1}{{{{({a_2}-2)}^2}}}+\frac{1}{{{{({a_3}-2)}^2}}}+…+\frac{1}{{{{({a_n}-2)}^2}}}<\frac{7}{4}$.

分析 (1)由求導(dǎo)公式和法則求出fn′(x),由an+1=fn′(an)和a1=3求出a2,依次求出a3和a4
(2)由(1)猜想得an=n+2,利用數(shù)學(xué)歸納法證明成立;
(3)由(2)求出an-2,對n=1、2時代入數(shù)據(jù)證明不等式成立,當(dāng)n≥3時時先化簡不等式的左邊,再利用放縮法和裂項求和法證明不等式成立.

解答 解:(1)由題意得,fn′(x)=x2-(n+1)x+1 (1分)
∵an+1=fn′(an),a1=3,
∴a2=f1′(a1)=a12-2a1+1=4,(2分)
a3=f2′(a2)=a22-3a2+1=5,(3分)
a4=f3′(a3)=a32-4a3+1=6;(4分)
(2)猜想an=n+2,用數(shù)學(xué)歸納法證明:
①當(dāng)n=1時,a1=1+2=3顯然成立.(5分)
②假設(shè)當(dāng)n=k(k∈N+)時猜想成立,
則n=k(k∈N+)時,ak=k+2,(6分)
則當(dāng)n=k+(k∈N+)時,
ak+1=fk′(ak)=ak2-(k+1)ak+1=(k+2)2-(k+1)(k+2)+1
=k+3=(k+1)+2
∴當(dāng)n=k+1時,猜想成立  (8分)
由①②可知對一切n∈N+,an=n+2成立   (9分)
(3)由(2)得,an-2=(n+2)-2=n,
當(dāng)n=1時,$\frac{1}{{{{({a_1}-2)}^2}}}=\frac{1}{1^2}=1<\frac{7}{4}$;(10分)
當(dāng)n=2時,$\frac{1}{{{{({a_1}-2)}^2}}}+\frac{1}{{{{({a_2}-2)}^2}}}$=1+$\frac{1}{4}$=$\frac{5}{4}<\frac{7}{4}$;(11分)
當(dāng)n≥3時,$\frac{1}{{{{({a_1}-2)}^2}}}+\frac{1}{{{{({a_2}-2)}^2}}}+\frac{1}{{{{({a_3}-2)}^2}}}+…+\frac{1}{{{{({a_n}-2)}^2}}}$
=$1+\frac{1}{4}+\frac{1}{{3}^{2}}+\frac{1}{{4}^{2}}+…+\frac{1}{{n}^{2}}$<$1+\frac{1}{4}+\frac{1}{2×3}+\frac{1}{3×4}+…+\frac{1}{(n-1)n}$
=$1+\frac{1}{4}+(\frac{1}{2}-\frac{1}{3})+(\frac{1}{3}-\frac{1}{4})+…+(\frac{1}{n-1}-\frac{1}{n})$
=1+$\frac{1}{4}$+$\frac{1}{2}$-$\frac{1}{n}$=$\frac{7}{4}$-$\frac{1}{n}$<$\frac{7}{4}$,
綜上,對一切正整數(shù)n有結(jié)論成立.(14分)

點評 本題考查了數(shù)列的遞推公式,數(shù)列求和方法:裂項求和法,求導(dǎo)公式和法則,以及數(shù)學(xué)歸納法,放縮法證明不等式的綜合應(yīng)用,考查化簡、變形能力.

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