设数列的前项和为,且 . (1)求数列的通项公式; (2)设,数列的前项和为,求证:.
它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的
完整解法
(1)
1. 求当 $n=1$ 时 $a_1$ 的值
当 时,.
2. 求当 $n \ge 2$ 时 $a_n$ 的表达式并讨论是否可统一
当 时,
检验:当 时,,因此当 时不满足上式.
综上所述,数列 的通项公式为:
答案
(2)
1. 写出 $b_n$ 的分段表达形式及 $T_n$ 的组成
由(1)可知,,则:
当 时,;
当 时,.
当 时,.
2. 用错位相减法求当 $n \ge 2$ 时 $T_n$ 的表达式
当 时,
设 ,则:
两式相减得:
由等比数列求和公式:
代入得:
解得 .
因此,当 时,.
3. 讨论 $T_n$ 的取值范围并得出结论
当 时,;
当 时,;
当 时,由于 ,所以 ,故 .
同时,当 时,,因此数列 在 时单调递增.
故 ,其中最小值为 .
又因为 ,所以对任意正整数 ,均有 得证.
答案
证明见解析
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