Question

由函數(shù)y=f（x）確定數(shù)列{a_n}，a_n=f（n），函數(shù)y=f（x）的反函數(shù)y=f^-1（x）能確定數(shù)列b_n，b_n=f^-1（n）若對(duì)于任意n∈N^*都有b_n=a_n，則稱(chēng)數(shù)列{b_n}是數(shù)列{a_n}的“自反函數(shù)列”
（1）設(shè)函數(shù)f（x）=，若由函數(shù)f（x）確定的數(shù)列{a_n}的自反數(shù)列為{b_n}，求a_n；
（2）已知正整數(shù)列{c_n}的前項(xiàng)和s_n=（c_n+）．寫(xiě)出S_n表達(dá)式，并證明你的結(jié)論；
（3）在（1）和（2）的條件下，d₁=2，當(dāng)n≥2時(shí)，設(shè)d_n=，D_n是數(shù)列{d_n}的前n項(xiàng)和，且D_n＞log_a（1-2a）恒成立，求a的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：解：（1）由f（x）=結(jié)合b_n=f^-1（n）若對(duì)于任意n∈N^*都有b_n=a_n求解，
（2）由正整數(shù)c_n的前n項(xiàng)和則由通項(xiàng)與前n項(xiàng)和之間的關(guān)系求解，要注意分類(lèi)討論；
（3）在（1）和（2）的條件下，d₁=2，∴D₁=2，則n≥2時(shí)，，由D_n是數(shù)列d_n的前n項(xiàng)和有D_n=₁+d₂+…+d_n用裂項(xiàng)相消法求解，再由D_n＞log_a（1-2a）恒成立，即log_a（1-2a）小于D_n的最小值，只要求得D_n的最小值即可．
解答：解：（1）由題意得

∵
∴P=-1∴

（2）∵正整數(shù)c_n的前n項(xiàng)和
∴
解之得∴c₁=1，s₁=1
當(dāng)n≥2時(shí)，c_n=s_n-s_n-1
∴
∴
s_n²-s_n-1²=n
∴s_n-1²-s_n-2²=n-1
s_n-2²-s_n-2²=n-2
s₂²-s₁²=2
以上各式累加，得∴，

（3）在（1）和（2）的條件下，d₁=2∴D₁=2
當(dāng)n≥2時(shí)，設(shè)，由D_n是數(shù)列d_n的前n項(xiàng)和
有D_n=₁+d₂+…+d_n
=
=
綜上
因?yàn)镈_n＞log_a（1-2a）恒成立，所以log_a（1-2a）小于D_n的最小值，
顯然D_n的最小值在n=1時(shí)取得，即[D_n]_min=2
∴l(xiāng)og_a（1-2a）＜2
∴a滿足的條件是
，∴l(xiāng)og_a（1-2a）＜2
解得
點(diǎn)評(píng)：本題一道新定義題，考查了反函數(shù)的求法，數(shù)列通項(xiàng)與前n項(xiàng)和間的關(guān)系以及累加法求通項(xiàng)和裂項(xiàng)相消法求前n項(xiàng)和等知識(shí)和方法，綜合性較強(qiáng)．