Question

已知數列{b_n}是等差數列，b₁=1，b₁+b₂+…+b₁₀=145．
（1）求數列{b_n}的通項b_n；
（2）設數列{a_n}的通項a_n=log_a（1+）（其中a＞0，且a≠1），記S_n是數列{a_n}的前n項和．試比較S_n與log_ab_n+1的大小，并證明你的結論．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據數列{b_n}是等差數列，建立b₁與d的方程組，解之即可；
（2）因此要比較S_n與log_ab_n+1的大小，可先比較（1+1）（1+）（1+）與的大小，利用用數學歸納法證明此式，當a＞1時，S_n＞log_ab_n+1，當0＜a＜1時，S_n＜log_ab_n+1．
解答：解：（1）設數列{b_n}的公差為d，由題意得
解得
所以b_n=3_n-2．
（2）由b_n=3_n-2，知
S_n=log_a（1+1）+log_a（1+）++log_a（1+）
=log_a[（1+1）（1+）（1+）]，log_ab_n+1=log_a．
因此要比較S_n與log_ab_n+1的大小，可先比較（1+1）（1+）（1+）與的大小．
取n=1有（1+1）＞，
取n=2有（1+1）（1+）＞，
由此推測（1+1）（1+）（1+）＞．①
若①式成立，則由對數函數性質可斷定：
當a＞1時，S_n＞log_ab_n+1．
當0＜a＜1時，S_n＜log_ab_n+1．
下面用數學歸納法證明①式．
（ⅰ）當n=1時已驗證①式成立．
（ⅱ）假設當n=k（k≥1）時，①式成立，即
（1+1）（1+）（1+）＞．
那么，當n=k+1時，
（1+1）（1+）（1+）（1+）＞（1+）
=（3k+2）．
因為==，
所以（3k+2）＞．
因而（1+1）（1+）（1+）（1+）＞．
這就是說①式當n=k+1時也成立．
由（ⅰ），（ⅱ）知①式對任何正整數n都成立．
由此證得：
當a＞1時，S_n＞log_ab_n+1．
當0＜a＜1時，S_n＜log_ab_n+1．
點評：本小題主要考查等差數列基本概念及其通項求法，考查對數函數性質，考查歸納、推理能力以及用數學歸納法進行論證的能力．