设<a<1,数列{an},{bn}满足a1=b1=1+lga,a2=b2=(1+lga)lga,且a2,a3,

<a<1,数列{an},{bn}满足a1=b1=1+lgaa2=b2=(1+lga)lga,且a2a3,…,an,…是以q=1+lga为公比的等比数列,b2b3b4,…,bn,…是以d=lg2a为公差的等差数列.记数列{an},{bn}的前n项和分别为AnBn.试比较AnBn的大小,并加以证明.

答案

解:∵An=a1+=qn=(1+lganBn=b1+b2n-1)+lg2a=(1+lga)+(1+lga)lgan-1)+lg2a

Bn=1+nlga+(n-1)lg2a+n-1)(n-2)lg2a,即Bn=1+nlga+nn-1)lg2a.

n=1时,A1=B1=1+lga

n=2时,A2=B2=(1+lga2

n=3时,A3=(1+lga3=1+3lga+3lg2a+lg3aB3=1+3lga+3lg2a

AnBn=lg3a

由已知<a<1有-1a

<0,

∴lg3a<0.∴A3<B3.

n=4时,A4=(1+lga4B4=1+4lga+6lg2a

A4B4=4lg3a+lg4a=lg3a(4+lga).

∵lg3a<0,4+lga>0,∴A4<B4.

猜想:当n≥3时,恒有An<Bn.

用数学归纳法证明这一猜想.

n=3时,前面已验成立.

假设n=kk≥3)时,An<Bn,即

(1+lgak<1+klga+lg2a

两边乘以1+lga>0,得(1+lgak+1<(1+lga)[1+klga+lg2a],

要证Ak+1<Bk+1,只需证

(1+lga)[1+klga+lg2a]<1+(k+1)lga+lg2a

kk-1)lg3a<0,

∵lg3a<0,且kk-1)>0,

kk-1)lg3a<0成立.

Ak+1<Bk+1成立.

由上可知对n≥3的所有自然数均有An<Bn

综上可知:n=1,2时,An=Bnn≥3时,An<Bn.

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