Question

【題目】設(shè)為正項數(shù)列的前項和，滿足.

（1）求的通項公式；

（2）若不等式對任意正整數(shù)都成立，求實數(shù)的取值范圍；

（3）設(shè)（其中是自然對數(shù)的底數(shù)），求證：.

Answer 1

【答案】（1）（2）（3）證明見解析；

【解析】

（1）根據(jù)題中的關(guān)系式，利用得出數(shù)列是等差數(shù)列，可得通項公式；

（2）時，求出的范圍，接著證明的此范圍對的正整數(shù)都成立，首先由，放縮，然后結(jié)合二項式定理證明結(jié)論；

（3）根據(jù)（1）中的結(jié)論得到數(shù)列的通項公式，求出變形并放縮

，再由當(dāng)時，放縮裂項相消法求和證明結(jié)論.

（1）∵，

∴，

兩式相減，得，

即，

∴，

∵為正項數(shù)列，∴，

又由，解得或（舍去），

∴.

（2），即，

當(dāng)時，，

解得且，

下面證明當(dāng)且時，對任意正整數(shù)都成立，

當(dāng)時，，

∴，

又當(dāng)時，上式顯然成立，

故只要證明對任意正整數(shù)都成立即可，

又，

∴實數(shù)的取值范圍為.

（3）證明：由題得，

∵，

∴.

當(dāng)時，

，

∴.