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数列与函数、不等式的交汇

2016-11-18韩宏帅

中学课程辅导·高考版 2016年10期
关键词:利用

韩宏帅

数列中的综合问题,大多与函数交汇,考查利用函数与方程的思想及分类讨论思想解决数列中的问题,有时用不等式的方法研究数列的性质.

求解这类问题的关键在于利用数列与函数的对应关系,将条件进行准确转化.对于函数的有关性质,主要利用函数的单调性或有界性来求解数列中的最值.但由于数列的通项是一类特殊的函数,所以借助函数的性质研究数列问题,一定要注意数列中的自变量只能取正整数这一特点.

例1(2015年高考安徽,理18)设n∈N*,xn是曲线y=x2n+2+1在点(1,2)处的切线与x轴交点的横坐标.

(1)求数列{xn}的通项公式;

(2)记Tn=x21x23…x22n-1,证明Tn≥14n.

分析:(1)对题中所给曲线的解析式进行求导,得出曲线y=x2n+2+1在点(1,2)处的切线斜率为2n+2.从而可以写出切线方程为y-2=(2n+2)(x-1).令y=0.解得切线与x轴交点的横坐标xn=1-1n+1=nn+1.

(2)要证Tn≥14n,需考虑通项x22n-1,通过适当放缩能够使得每项相消即可证明.思路如下:先表示出Tn=x21x23…x22n-1=(12)2(34)2…(2n-12n)2,求出初始条件当n=1时,T1=14.当n≥2时,单独考虑x22n-1,并放缩得x22n-1=(2n-12n)2=(2n-1)2(2n)2>(2n-1)2-1(2n)2=4n2-4n(2n)2=n-1n,所以

Tn=(12)2×12×23×…×n-1n=14n,综上可得对任意的n∈N*,均有Tn≥14n.

解:(1)解:y′=(x2n+2+1)′=(2n+2)x2n+1,曲线y=x2n+2+1在点(1,2)处的切线斜率为2n+2.

从而切线方程为y-2=(2n+2)(x-1).令y=0,解得切线与x轴交点的横坐标xn=1-1n+1=nn+1.

(2)证:由题设和(1)中的计算结果知Tn=x21x23…x22n-1=(12)2(34)2…(2n-12n)2.

当n=1时,T1=14.

当n≥2时,因为x22n-1=(2n-12n)2=(2n-1)2(2n)2>(2n-1)2-1(2n)2=4n2-4n(2n)2=n-1n,

所以Tn>(12)2×12×23×…×n-1n=14n.

综上可得对任意的n∈N*,均有Tn≥14n.

评注:数列是特殊的函数,不等式是深刻认识函数与数列的重要工具,三者的综合是近几年高考命题的新热点,且数列的重心已经偏移到不等式的证明与求解中,而不再是以前的递推求通项.对于数列问题中求和类(或求积类)不等式证明,如果是通过放缩的方法进行证明的,一般有两种类型:一种是能够直接求和(或求积),再放缩;……

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