数列与放缩法是高考的常考点,对于不少同学来说也是难点,特别是放缩法的应用。本文就和大家分享一道1985年高考理工农医类数学卷中关于数列与放缩及极限的真题。这道题位于全卷八道大题(第九题为附加题)中的第七道大题,题目的难度还是比较大的,难住了不少的考生。
先看第一小题。
要证明这个不等式成立,很明显需要对an进行放缩处理,但是究竟该怎么放缩呢?这就是本题的难点了。
先观察不等式左边这部分,代数式n(n+1)/2刚好就是1+2+3+……+n的值,所以左边这部分很容易放缩,即√n(n+1)>n,所以an>1+2+3+……+n=n(n+1)/2,左边就可以证明出来了。
这一问的难点在不等式右边部分的证明。但是有了左边的启发,那么右边也可以采用类似的放缩,即√n(n+1)<n+1,那么an<2+3+4+……+(n+1)=n(n+1+2)/3=n(n+3)/2≤(n+1)^2/2。这样就可以证出不等式的右边部分。
下面再介绍另外一种放缩方法。
根据基本不等式,可知:
√n(n+1)<[n+(n+1)]/2=(2k+1)/2。
所以:an<3/2+5/2+……+(2n+1)/2
=[3+5+7+……+(2n+1)]/2
<[1+3+5+7+……+(2n+1)]/2
=(n+1)(2n+1+1)/2/2
=(n+1)^2/2。
另外,这一问还可以用数学归纳法证明。
①先通过计算验证n=1时,不等式成立。
②假设当n=k时,不等式成立,即:
k(k+1)/2<ak<(k+1)^2/2。
接下来证明当n=k+1时,不等式仍然成立。
a(k+1)=ak+√(k+1)(k+2)>ak+(k+1)>k(k+1)+(k+1)=(k+1)[(k+1)+1]/2,即左边成立。
a(k+1)=ak+√(k+1)(k+2)<ak+[(k+1)+(k+2)]/2<(k+1)^2/2+[(k+1)+(k+2)]/2=[(k+1)+1]^2/2,即右边成立。
综上即可证出完整的不等式。
再来看第二小题。
本题要求bn的极限非常简单,但是用定义法证明却难住了不少同学。
先来看数列极限的定义:对数列{an},若存在常数a,对于任意ε>0,总存在正整数N,使得当n>N时,|an-a|<ε成立,那么称a是数列{an}的极限。
所以先根据第一问的不等式表示出bn的不等式,即1/2<bn<1/2+1/2n,所以|bn-1/2|=bn-1/2<1/2n。要使|bn-1/2|<ε对任意正数ε都成立,只需1/2n<ε,即n>1/2ε。取N为1/2ε的整数部分,则bn的第N项后都满足|bn-1/2|<ε,根据数列极限的定义得证。
本题就和大家分享到这里了。