1. 求出数列的前几项并确定 $S_{2021}$ 的下界
由递推关系 a1=a2=1 且 an+2=an+1+an 可得,该斐波那契数列的前几项为:
a1=1, a2=1, a3=2, a4=3, a5=5, a6=8, a7=13 等。
因为数列项均为正数,所以 S2021>S5。
计算前5项的和:
S5=a11+a21+a31+a41+a51=1+1+21+31+51=3091=3.033...>3
因此,有 S2021>3。
2. 建立数列项倒数之间的不等关系
因为自第二项起数列单调递增,即对任意 n≥2,有 an+1>an。
从而对任意 n≥2,有:
an+2=an+1+an>2an
取倒数可得:
an+21<2an1(n≥2)
此不等式表明,奇数项和偶数项的倒数分别是以小于 21 的公比进行放缩。
3. 将 $S_{2021}$ 拆分为奇数项和与偶数项和,并应用无穷等比级数求和公式分别进行放缩
将 S2021 的项分为奇数项和与偶数项和:
S2021=Sodd+Seven
-
对于奇数项和:
Sodd=a11+a31+(a51+a71+⋯+a20211)
利用 a2k+11<21a2k−11 可得:
a51+a71+⋯+a20211<a51(1+21+41+…)<51×1−211=52=0.4
所以:
Sodd<1+21+0.4=1.9
-
对于偶数项和:
Seven=a21+a41+(a61+a81+⋯+a20201)
利用 a2k1<21a2k−21 可得:
a61+a81+⋯+a20201<a61(1+21+41+…)<81×2=0.25
所以:
Seven<1+31+0.25=1219≈1.5833
4. 综合上下界得出结论并选择正确选项
将两部分的上界相加:
S2021<Sodd+Seven<1.9+1.5833=3.4833<3.5=27
结合第一步得到的下界,可得:
3<S2021<27
因此,正确选项为 B。