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培优增分系列(九) 微点突破——放缩法在数列中的应用
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.
一、先求和再放缩
例1 [2022·新高考Ⅰ卷]记 为数列 的前 项和,已知 , 是公差为 的等差数列.
(1) 求 的通项公式;
[解析]因为 ,所以 ,所以 ,
又因为 是公差为 的等差数列,
所以 ,所以 ,
所以当 时, ,
所以 ,
整理得: ,
即 ,
所以
,
显然对于 也成立,
所以 的通项公式 .
(2) 证明: .
证明: ,
所以
.
规律方法
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.
针对练1 已知 为等差数列 的前 项和, , .
(1) 求 ;
[解析]设等差数列 的公差为 ,
则 ,
所以由题意,有
得 , .
所以 .
(2) 记数列 的前 项和为 ,证明: .
证明: ,
所以
,即 .
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二、先放缩再求和
例2 设数列 的前 项和为 .已知 , , .
(1) 求 的值;
[解析]依题意, ,
又 ,所以 .
(2) 求数列 的通项公式;
[解析]由题意 ,
当 时, ,
两式相减得 ,
整理得 ,
即 ,又 ,
故数列 是首项为 ,公差为1的等差数列,
所以 ,所以 .
故数列 的通项公式为 .
(3) 证明:对一切正整数 ,有 .
证明:当 时, ;
当 时, ;
当 时, ,
此时
.
综上,对一切正整数 ,
有 .
规律方法
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.
3.常见的放缩技巧有:
(1) .
(2) .
(3) .
(4) , .
针对练2 已知 为数列 的前 项和, ,且 .
(1) 求 的值;
[解析]由 及 ,可得 .
(2) 求数列 的前 项和 ;
[解析]当 时,由 ,
得
;
所以数列 是首项 ,公差为6的等差数列;
所以 ,所以 .
(3) 设数列 满足 ,求证: .
证明:因为
;
所以
,原命题得证.
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