1. 将单调性条件 $a_n > a_{n+1}$ 转化为关于 $a_n$ 的不等式
由 an>an+1 得 an−an+14an−2>0,通分化简:
an+1an(an+1)−(4an−2)=an+1an2−3an+2=an+1(an−1)(an−2)>0
解此分式不等式,可得使单步递减成立的 an 取值范围为 an∈(−1,1)∪(2,+∞)。
要使 an>an+1 对任意 n∈N∗ 恒成立,必须保证对所有 n∈N∗ 均有 an∈(−1,1)∪(2,+∞)。
2. 分析递推函数的保持性并分类讨论确定 $a_1$ 的取值范围
考虑函数 f(x)=x+14x−2=4−x+16:
① 若 a1>2,当 x>2 时,x+1>3⟹0<x+16<2⟹f(x)>2。
由数学归纳法可知,若 a1>2,则对任意 n∈N∗ 都有 an>2,满足 an∈(2,+∞),故 an>an+1 对 ∀n∈N∗ 恒成立。
② 若 a1∈(−1,1),由于当 x∈(−1,1) 时 f(x)<x,数列 {an} 严格递减。若 an 恒属于 (−1,1),则数列单调有界必收敛于固定点 L∈[−1,1),但 f(x)=x 的解仅为 x=1 或 x=2,均不在 [−1,1) 内,产生矛盾。这说明 an 必在有限步后落入 (−∞,−1] 内,破坏单调性条件。
综上所述,a1 的取值范围为 (2,+∞)。
答案a1 的取值范围是 (2,+∞)(或 a1>2)。