放缩法技巧及经典例题讲解 一.放缩技巧
所谓放缩的技巧:即欲证A?B,欲寻找一个(或多个)中间变量C,使A?C?B,
由A到C叫做“放”,由B到C叫做“缩”.常用的放缩技巧 (1)若t?0,a?t?a,a?t?a (2) (3)
n?1?n,2n?n?n?1,n?1?1?n?1,n(n?1)?n2?n
1111111???2???(n?1) nn?1n(n?1)nn(n?1)n?1n2212????2(n?n?1)
n?1?nn?nnn?n?1(4)2(n?1?n)??(5)若a,b,m?R,则(6)1?(7)1?aaaa?m ?,?bb?mbb
111111???????1??2?????n?12!3!n!2221111111111?(因为) ???????1?(1?)?(?)?????(?)n2(n?1)n2232n2223n?1n(7)
1111111n????????????????1
n?1n?2n?32nn?1n?1n?1n?11111111n1???????????????? n?1n?2n?32n2n2n2n2n2111111n???????????????n, 23nnnnn 或(8)1?(9)
11111?11??2? ,????
k(k?1)kk(k?1)k!2(!k!?k?1)?2k?k?1?1k?2k?k?1
(10)
【经典例题】
例1、设数列?an?满足a1?3,an?1?2an?n?1
(1) 求?an?的通项公式; (2) 若c1?1,bn?cn?1?cn?
1111,dn??求证:数列?bn?dn?的前n项和Sn? an?ncncn?13- 1 -
分析:(1)此时我们不妨设即
an?1?A(n?1)?B?2(an?An?B)
an?1?2an?An?A?B与已知条件式比较系数得A??1,B?0. 又.
?an?1?(n?1)?2(an?n)a1?1?2,?{an?n}是首项为2,公比为2的等比数列。
?an?n?2n,即an?2n?n(3) 由(1)知
an?2n?n,?bn?12n. 当n?2时,
cn?c1?(c2?c1)?(c3?c2)?...?(cn?cn?1)?1?b1?b2?......?bn?11n11112?1??2?...?n?1??2?n?1.122221?21当n=1时,c1=1也适合上式,所以cn?2?n?1,
21111故bndn?n( ?)?n?1n?1122?1(2?2)(2?1)2?nn?1221?方法一:?2n?1
?2?2n,2n?1?1?3(这步难度较大,也较关键,后一式缩至常数不易想到.必须要有
执果索因的分析才可推测出.)
11?()n111112?1?(1?1)?1?bndn?,?S???...???n3?2n3?23?223?2n61?132n32 .
方法二 :在数列中,简单尝试的方法也相当重要.很多学生做此题时想用裂项相消法但是发现此种处理达不到目的.但是当n?3时,我们看:
111111???...?n?1由前二项会得到?2?36?714?15(2?2)?(2n?1?1)371111111这样Sn??????...?n?1?n?1我们可重新加括号得66714152?22?111111111Sn??[(?)?(?)?...?(n?n?1)]?n?1371415302?12?22?1 Sn?111??0,?0nn?1n?12?12?22?11故sn?得证.这样也实现了我们的初步想法.也易让学生接受.3 显然- 2 -
易验证当n=1,2时
sn?11sn?3. 综上3
例2、已知正项数列?an?满足a1?1,an?1?(1) 判断数列?an?的单调性; (2) 求证:
an?1*?an?N n2?n?1???11111 ????2n?1n?2anan?1?n?1?1?0故an?1?ana?an(n?1)2,即n?1
?an?1?an?分析:(1) 故数列{
an}为递增数列.
111??2anan?1(n?1)(2) 不妨先证
11??anan?1an?1?ananan?1?an(n?1)2anan?1?an11??.22(n?1)an?1(n?1)
再证:
1111???n?1n?2anan?1
原解答中放缩技巧太强,下面给出另一种证法
?11111111111??(?)?(?)?...?(?)?2?2?...??223(n?1)a1an?1a1a2a2a3anan?111111??...?(用到了累差迭加法及?这种常用的放缩手段).1?22?3n(n?1)(n?1)2n(n?1)111111?1????...???1?223nn?1n?1- 3 -
?an?1?n?1?an?1?an???an1a?a[1?]n2n2(n?1)(n?1)anan?1?1?an(n?1)211??anan?1an?1?ananan?1
?an(n?1)2anan?1?1(n?1)2an?1an?1(n?1)2[1?an](n?1)2
?1(n?1)(n?1?an)n?1这种证法还是比较自然的,也易让学生接受..
ana?n?1n当n?2时,n?1 ?11111????anan?1(n?1)(n?2)n?1n?2.
易验证当n=1时,上式也成立.
综上,故有
11111????2n?1n?2anan?1(n?1)成立.
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经典方法归纳:
一.先求和后放缩
例1.正数数列?an?的前n项的和Sn,满足2sn?an?1,试求: (1)数列?an?的通项公式; (2)设bn?11,数列?bn?的前n项的和为Bn,,求证:Bn? anan?1222解:(1)由已知得4Sn?(an?1),n?2时,4Sn?1?(an?1?1),作差得:
224an?an?2an?an?1?2an?1,所以
(an?an?1)(an?an?1?2)?0,又因为
?an?为正数数列,所
以
an?an?1?2,即
?an?是公差为2的等差数列,由2S1?a1?1,得a1?1,所以an?2n?1
bn?(2)
11111??(?)anan?1(2n?1)(2n?1)22n?12n?1,所以
111111111(1?????)???23352n?12n?122(2n?1)2
注:一般先分析数列的通项公式.如果此数列的前n项和能直接求和或者通过变形后求和,则采用Bn?先求和再放缩的方法来证明不等式.求和的方式一般要用到等差、等比、差比数列(这里所谓的差比数列,即指数列求和.
n*例2、已知an?2?1(n?N).求证:
{an}满足条件
an?1?an?f?n?)求和或者利用分组、裂项、倒序相加等方法来
an1a1a2????...?n(n?N*). 23a2a3an?1证明:
ak2k?11111111?k?1??????.k,k?1,2,...,n, k?1kkak?12?122(2?1)23.2?2?2232
?aa1a2n1111n11n1??...?n??(?2?...?n)??(1?n)??, a2a3an?12322223223
an1aan???1?2?...?n?(n?N*). 23a2a3an?12若多项式中加上一些正的值,多项式的值变大,多项式中加上一些负的值,多项式的值变小。
由于证明不等式的需要,有时需要舍去或添加一些项,使不等式一边放大或缩小,利用不等式的传递性,达到证明的目的。本题在放缩时就舍去了2?2,从而是使和式得到化
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