专题地图 › 递推数列
2017 年河南预赛 · 第 11 题
F3解答题递推数列
已知数列 {an} 满足
a0=21,an=an−1+n21an−12.
求证:
- (1)
- (2)
- (3)
作答
这是解答题,请在纸上写出完整过程。写完后对照解答给自己评分。
解析
思路
倒数差有简洁表达式;先用原递推作归纳上界,再把该上界代回倒数差,取得另一方向的求和估计。
解答
由 a0=1/2 及递推,各项均正,且
an−11−an1=n2+an−11<n21,
故 第(1)问成立。 a1=3/4<1。若 n≥2 且 an−1<n−1,则
an<n−1+n2(n−1)2<n,
归纳得 an<n (n≥1)。 又对 k≥2,ak−1<k−1,所以
ak−11−ak1=k2+ak−11>k(k+1)1.
当 n≥2 时累加,并用 1/a1=4/3,得到
an1<34−k=2∑n(k1−k+11)=65+n+11.
n=1 时为等号,故 1/an≤5/6+1/(n+1) (n≥1)。
复核
a1=3/4,第(3)问右侧为 5/6+1/2=4/3,等号恰合。第(1)问只给倒数差的上界,不能直接推出第(3)问;后者用第(2)问重新取得了倒数差下界。
方法总结
同一个倒数差可在不同阶段获得上下界;求和方向取决于最终需要控制哪一项。
为什么评为 F3(会透露解法方向)
三个结论相互依赖,需要先求倒数差再归纳项上界,之后反向估计同一倒数差,求和方向和首项等号必须分清。
用到的方法(会透露解法方向)
核心工具:递推的不变区间与临界值、裂项相消
专题卡:前缀作差找递推,长和只留首尾、数列只问范围:不变区间、单调和夹逼