己知.函数f(x)=[x−4/x+1](x≠-1)的反函数是f-1(x).设数列{an}的前n项和为Sn,对任意的正整数

1个回答

  • 解题思路:(Ⅰ)由题设条件能导出an+1-an=5an+1,即

    a

    n+1

    =−

    1

    4

    a

    n

    ,所以

    a

    n

    =(−

    1

    4

    )

    n

    ,∴

    b

    n

    4+

    (−

    1

    4

    )

    n

    1−

    (−

    1

    4

    )

    n

    (Ⅱ)由

    b

    n

    =4+

    5

    (−4)

    n

    −1

    ,知

    c

    n

    b

    2n

    b

    2n−1

    5

    4

    2n

    −1

    +

    5

    4

    2n−1

    +1

    25×

    16

    n

    (

    16

    n

    −1)(

    16

    n

    +4)

    =

    25×

    16

    n

    (

    16

    n

    )

    2

    +3×

    16

    n

    −4

    25×

    16

    n

    (

    16

    n

    )

    2

    25

    16

    n

    ,当n=1时,

    T

    1

    3

    2

    ;当n≥2时,

    T

    n

    4

    3

    +25×(

    1

    16

    2

    +

    1

    16

    3

    +…+

    1

    16

    n

    )

    4

    3

    +25×

    1

    16

    2

    1−

    1

    16

    69

    48

    3

    2

    (Ⅲ)由

    b

    n

    =4+

    5

    (−4)

    n

    −1

    知Rn=b1+b2+…+b2k+1=

    4n+5×(−

    1

    4

    1

    +1

    +

    1

    4

    2

    −1

    1

    4

    3

    +1

    +…−

    1

    4

    2k+1

    +1

    )

    =

    4n+5×[−

    1

    4

    1

    +1

    +(

    1

    4

    2

    −1

    1

    4

    3

    +1

    )+…+(

    1

    4

    2k

    −1

    1

    4

    2k+1

    +1

    )]

    >4n-1.由此入手能推导出正实数λ的最小值为4.

    (I)由题意得f-1(x)=[x+4/1−x](x≠1)

    由an=

    6 f−1(Sn) −19

    f−1(Sn)+1得an=5Sn+1…1分

    当n=1时,a1=5a1+1,则a1=-[1/4]

    又an+1=5Sn+1+1,

    ∴an+1-an=5an+1

    即an+1=-[1/4]an

    ∴数列{an}是以-[1/4]为首项,以-[1/4]为公比的等比数列,…2分

    ∴an=(−

    1

    4)n,

    ∴bn=

    4+(−

    1

    4)n

    1−(−

    1

    4)n…3分

    (II)由(I)中bn=

    4+(−

    1

    4)n

    1−(−

    1

    4)n

    ∴cn=b2n-b2n-1=

    4+(−

    1

    4)2n

    1−(−

    1

    4)2n-

    4+(−

    1

    4)2n−1

    1−(−

    1

    4)2n−1=

    25×16n

    (16n)2+3×16n−4<

    25×16n

    (16n)2=[25

    16n…4分

    又∵b1=3,b2=

    13/3],

    ∴c1=[4/3],即当n=1时,Tn<[3/2]成立…5分

    当n≥2时,Tn<[4/3]+

    n

    k=2

    25

    16k=[4/3]+25×

    1

    162[1−(

    1

    16)n−1]

    1−

    1

    16<=[4/3]+25×

    1

    162

    1−

    1

    16=[69/48]<[3/2]成立

    (Ⅲ)由(Ⅰ)知 bn=4+

    5

    (−4)n−1

    一方面,已知Rn≤λn恒成立,取n为大于1的奇数时,设n=2k+1(k∈N+

    则Rn=b1+b2+…+b2k+1=4n+5×(−

    1

    41+1+

    1

    42−1−

    1

    43+1+…−

    1

    42k+1+1)

    =4n+5×[−

    1

    41+1+(

    1

    42−1−

    1

    43+1)+…+(

    1

    42k−1−

    1

    42k+1+1)]>4n-1

    ∴λn≥Rn>4n-1,即(λ-4)n>-1对一切大于1的奇数n恒成立

    ∴λ≥4否则,(λ-4)n>-1只对满足 n<

    1

    4−λ的正奇数n成立,矛盾.

    另一方面,当λ=4时,对一切的正整数n都有Rn≤4n

    事实上,对任意的正整数k,有

    b2n−1+b2n=8+

    5

    (−4)2k+1−1+

    5

    (−4)2k−1

    =8+

    5

    (16)k−1−

    20

    (16)k+4

    =8−

    15×16k−40

    (16k−1)(16k+4)<8

    ∴当n为偶数时,设n=2m(m∈N+

    则Rn=(b1+b2)+(b3+b4)+…+(b2n-1+b2n)<8m=4n

    当n为奇数时,设n=2m-1(m∈N+

    则Rn=(b1+b2)+(b3+b4)+…+(b2n-3+b2n-2)+b2n-1

    <8(m-1)+4=8m-4=4n

    ∴对一切的正整数n,都有Rn≤4n

    综上所述,正实数λ的最小值为4

    点评:

    本题考点: 数列与函数的综合;数列与不等式的综合.

    考点点评: 本题主要考查数列、不等式等基础知识、考查化归思想、分类整合思想,以及推理论证、分析与解决问题的能力.