内容正文:
第六章
培优增分系列(九) 微点突破——放缩法在数列中的应用
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证明数列型不等式,因其思维跨度大,构造性强,需要有较高放缩技巧且充满思考性和挑战性,能全面而综合地考查学生的潜能与后继学习能力,因而成为高考压轴题及各级各类竞赛试题命题的极好素材.这类问题的求解策略往往是通过多角度观察所给数列通项的结构,深入剖析其特征,抓住其规律进行恰当地放缩.
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2
一、先求和再放缩
例1 (2022·新高考Ⅰ卷)记 <m></m> 为数列 <m></m> 的前 <m></m> 项和,已知 <m></m> ,
<m></m> 是公差为 <m></m> 的等差数列.
(1)求 <m></m> 的通项公式;
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解析:因为 <m></m> ,所以 <m></m> ,所以 <m></m> ,
又因为 <m></m> 是公差为 <m></m> 的等差数列,
所以 <m></m> ,所以 <m></m> ,
所以当 <m></m> 时, <m></m> ,
所以 <m></m> ,
整理得: <m></m> ,
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4
即 <m></m> ,
所以 <m></m>
<m></m> ,
显然对于 <m></m> 也成立,
所以 <m></m> 的通项公式 <m></m> .
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5
(2)证明: <m></m> .
证明: <m></m> ,
所以 <m></m>
<m></m>
<m></m> .
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1.对于“和式”数列不等式,若能够直接求和,则考虑先求和,再放缩证明不等式.
2.明确放缩的方向:是放大还是缩小.若要证明小于某值,则放大;若要证明大于某值,则缩小.
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针对练1. 已知 <m></m> 为等差数列 <m></m> 的前 <m></m> 项和, <m></m> , <m></m> .
(1)求 <m></m> ;
解析:设等差数列 <m></m> 的公差为 <m></m> ,
则 <m></m> ,
所以由题意,有 <m></m>
得 <m></m> , <m></m> .
所以 <m></m> .
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8
(2)记数列 <m></m> 的前 <m></m> 项和为 <m></m> ,证明: <m></m> .
证明: <m></m> ,
所以 <m></m>
<m></m> ,即 <m></m> .
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二、先放缩再求和
例2 设数列 <m></m> 的前 <m></m> 项和为 <m></m> .已知 <m></m> ,
<m></m> , <m></m> .
(1)求 <m></m> 的值;
解析:依题意, <m></m> ,
又 <m></m> ,所以 <m></m> .
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(2)求数列 <m></m> 的通项公式;
解析:由题意 <m></m> ,
当 <m></m> 时, <m></m> ,
两式相减得 <m></m> ,
整理得 <m></m> ,
即 <m></m> ,又 <m></m> ,
故数列 <m></m> 是首项为 <m></m> ,公差为1的等差数列,
所以 <m></m> ,所以 <m></m> .
故数列 <m></m> 的通项公式为 <m></m> .
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(3)证明:对一切正整数 <m></m> ,有 <m></m> .
证明:当 <m></m> 时, <m></m> ;
当 <m></m> 时, <m></m> ;
当 <m></m> 时, <m></m> ,
此时 <m></m>
<m></m>
<m></m>
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<m></m> .
综上,对一切正整数 <m></m> ,
有 <m></m> .
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1.对于“和式”数列不等式,若不能或很难求和,则可考虑先放缩后求和证明不等式.而对于“和式”数列不等式,放缩的最主要目的是通过放缩,把原数列变为可求和、易求和的数列.
2.放缩的项数:不一定对所有项进行放缩,有时从第一项开始,或从第二项,或从第三项等开始.
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3.常见的放缩技巧有:
(1) <m></m> .
(2) <m></m> .
(3) <m></m> .
(4) <m></m> , <m></m> .
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针对练2. 已知 <m></m> 为数列 <m></m> 的前 <m></m> 项和, <m></m> ,
且 <m></m> .
(1)求 <m></m> 的值;
解析:由 <m></m> 及 <m></m> ,可得 <m></m> .
(2)求数列 <m></m> 的前 <m></m> 项和 <m></m> ;
解析:当 <m></m> 时,由 <m></m> ,
得 <m></m>
<m></m> ;
所以数列 <m></m> 是首项 <m></m> ,公