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已知各項均為正數的兩個數列{an}和{bn}滿足:an+1=
anbn
an2+bn2
,n∈N*
(1)求證:當n≥2時,有an
2
2
成立;
(2)設bn+1=
bn
an
,n∈N*,求證:數列{(
bn
an
)
2
}
是等差數列;
(3)設bn+1=anbn,n∈N*,試問{an}可能為等比數列嗎?若可能,請求出公比的值,若不可能,請說明理由.
分析:(1)利用基本不等式,結合條件,可得當n≥2時,有an
2
2
成立;
(2)利用等差數列的定義,即可證得結論;
(3)利用反證法證明,對q分類討論,引出矛盾,從而可得結論.
解答:(1)證明:因為{an}和{bn}各項均為正數,所以anbn
an2+bn2
2
,
所以an+1=
anbn
an2+bn2
2
2

(2)證明:因為an+1=
anbn
an2+bn2
,所以
1
an+12
=
an2+bn2
anbn

bn+1=
bn
an
,所以bn+12=
bn
an

兩式相乘可得
bn+12
an+12
=
an2+bn2
anbn
bn
an
=1+
bn2
an2
,
所以數列{(
bn
an
)
2
}
是等差數列;
(3)不可能為等比數列.證明:
反證法:若{an}為等比數列,設其公比為q,由{an}為正項數列,易得q>0.
接下來我們按下面的情況分類討論:
①若q>1,則當n>1+logq
2
2a1
時,有an=a1qn-1
2
2
,矛盾.
②若q=1,不妨設an≡a,(其中a為正常數),所以bn+1=abn,所以{bn}為等比數列.
因為an+1=
anbn
an2+bn2
,所以有a=
abn
a2+bn2
,化簡得abn2-bn+a3=0
對于n∈N*成立,因此數列{bn}的各項只能取一個或兩個不同的值,
又因為{bn}為等比數列,所以只能有a=1,
而此時方程abn2-bn+a3=0變?yōu)?span id="nww9tn6" class="MathJye">bn2-bn+1=0無實根,所以q≠1.
③若0<q<1,則由an+1=
anbn
an2+bn2
可得an+2=
an+1bn+1
an+12+bn+12
=
an+1anbn
an+12+an2bn2
=
qbn
q2+bn2

聯立
an+1=
anbn
an2+bn2
an+2=
qbn
q2+bn2
可得q=
qbn
q2+bn2
an2+bn2
anbn
,所以qan(q2+bn2)=an2+bn2
因為0<q<1,所以當n>1+logq
1
2a1
時,有an=a1qn-1
1
2
,所以當n>1+logq
1
2a1
時,有bn+1=anbn
1
2
bn
,所以當n>1+logq
1
2a1
時,數列{bn}為減數列.
N=[1+logq
1
2a1
]+1
,M=max{b1,b2,…bN-1,bN},易得bn≤M對于n∈N*成立,所以bn+1=anbn≤Man
所以當n≥2時,有q(q2+bn2)=an+
bn2
an
an+
M2an-12
an
=(q+
M2
q
)an-1

則當n>6+logq
1
a1(q2+M2)
時,有q3<q(q2+bn2)≤(q+
M2
q
)an-1q3
,矛盾.
綜上所述,{an}不可能為等比數列.
點評:本題考查數列遞推式,考查等差數列的證明,考查反證法的運用,考查學生分析解決問題的能力,難度較大.
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中數學 來源: 題型:

已知各項均為正數的兩個數列{an},{bn},由下表給出:
n 1 2 3 4 5
an 1 5 3 1 2
bn 1 6 2 x y
定義數列{cn}:c1=0,cn=
bn,cn-1an
cn-1-an+bncn-1an
(n=2,3,4,5)
,并規(guī)定數列{an},{bn}的“并和”為Sab=a1+a2+…+a5+c5,若Sab=15,則y的最小值為
3
3

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科目:高中數學 來源: 題型:

已知各項均為正數的兩個數列{an}和{bn}滿足:an+1=
an+bn
a
2
n
+b
2
n
,n∈N
(Ⅰ)設bn+1=1+
bn
an
,n∈N,求證:
(1)
bn+1
an+1
=
1+(
bn
an
)
2

(2)數列{(
bn
an
)
2
}是等差數列,并求出其公差;
(Ⅱ)設bn+1=
2
bn
an
,n∈N,且{an}是等比數列,求a1和b1的值.

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科目:高中數學 來源: 題型:

(2012•江蘇)已知各項均為正數的兩個數列{an}和{bn}滿足:an+1=
an+bn
an2+bn2
,n∈N*,
(1)設bn+1=1+
bn
an
,n∈N*,,求證:數列{(
bn
an
) 2}
是等差數列;
(2)設bn+1=
2
bn
an
,n∈N*,且{an}是等比數列,求a1和b1的值.

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科目:高中數學 來源: 題型:

已知各項均為正數的兩個數列由表下給出:
定義數列{cn}:c1=0,cn=
bn,cn-1an
cn-1-an+bncn-1an
(n=2,3,…,5)
,并規(guī)定數列
n 1 2 3 4 5
an 1 5 3 1 2
bn 1 6 2 x y
{ an},{ bn}的“并和”為 Sab=a1+a2+…+a5+c5.若 Sab=15,
則y的最小值為
3
3

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