Question

設數列{a_n}，{b_n}滿足：a₁=4，a₂=

5

2

，an+1=

an+bn

2

，bn+1=

2anbn

an+bn

．?
（1）用a_n表示a_n+1；并證明：?n∈N₊，a_n＞2；?
（2）證明：{ln

an+2

an-2

}是等比數列；?
（3）設S_n是數列{a_n}的前n項和，當n≥2時，S_n與2(n+

4

3

)是否有確定的大小關系？若有，加以證明；若沒有，請說明理由．

Answer 1

（1）由已知得a₁=4，a₂=

5

2

，所以b₁=1故a_n+1b_n+1=a_nb_n═a₁b₁=4；
由已知：a_n＞0，a₁＞2，a₂＞2，bn=

4

an

∴an+1=

an

2

+

2

an

，
由均值不等式得a_n+1＞2
故??n∈N₊，a_n＞2

（2）

an+1+2

an+1-2

=(

an+2

an-2

)2，an+1+2=

(an+2)2

2an

，
an+1-2=

(an-2)2

2an

所以ln

an+1+2

an+1-2

=2ln

an+2

an-2

，所以{ln

an+2

an-2

}是等比數列

（3）由（2）可知ln

an+2

an-2

=(ln3)×2n-1=ln32n-1∴an=

32n-1+1

32n-1-1

設Cn=

4

32n-1

=

4

(32n-2)(32n-2)

＜

1

4

Cn-1，（n≥2）
?Cn＜

1

4

Cn-1＜(

1

4

)2Cn-2＜＜(

1

4

)n-1C1=2(

1

4

)n-1
∴當n≥2時，an＜2+2(

1

4

)n-1
?Sn=a1+a2++an＜4+2(n-1)+2[

1

4

+(

1

4

)2++(

1

4

)n-1]
=2n+2+2×

1 4 (1- 1 4n-1 )

1- 1 4

=2n+2+

2

3

(1-

1

4n-1

)＜2n+

8

3

．