题面:已知数列 ({a_n}) 满足 (a_1=1),(a_{n+1}=a_n + frac{1}{a_n}),求证:对任意正整数 (n),都有 (sqrt{2n} < a>
这题关键思路就是“放缩法”夹逼。第一问不难,第二问解完整很困难。
核心思路拆解:
1. 第一步:建立不等式的基本关系
已知递推式 (a_{n+1}=a_n + frac{1}{a_n})。第一步通常先证明 (a_n) 是递增数列且大于1,这好证。关键在于把要证的式子 (sqrt{2n} < a>
2. 第二步:数学归纳法配合放缩
这题标准解法是用数学归纳法。假设当 (n=k) 时,(sqrt{2k} < a n=k+1)>
左半边(证 (a_{k+1} > sqrt{2(k+1)})):利用 (a_{k+1}=a_k + frac{1}{a_k})。把已知的 (a_k > sqrt{2k}) 代入,得 (a_{k+1} > sqrt{2k} + frac{1}{sqrt{2k}})。再证明 (sqrt{2k} + frac{1}{sqrt{2k}} > sqrt{2(k+1)})。这需要一点代数变形或者平方比较。
右半边(证 (a_{k+1} < sqrt>:同理,把 (a_k < sqrt>
3. 第三步:常用“夹逼”与“不等式链”技巧 网上流传的参考答案里,这题经常和另一类压轴导数题(比如讨论 (e^x-1-x-ax^2 ge 0) 恒成立求 (a) 范围)思路相通,都是用已知简单不等式(比如 (e^x ge 1+x))进行放缩,构造出一个“不等式链”,把复杂表达式夹在中间。这道数列题本质也是构造合适的上下界,把 (a_{n+1}) 夹住。 考场急救口诀(拿来就能用): 看见递推数列求证复杂不等式,先想数学归纳法。 归纳关键在“利用假设条件代入递推式”。 代入后得到的新不等式如果直接证不动,尝试“两边平方”或“取倒数”变形后再比较。 实在卡住,检查中间是不是要用到一个基础不等式(比如 (sqrt{2k} + frac{1}{sqrt{2k}} > sqrt{2(k+1)})),这种小不等式经常要单独证一下。 高频考点与坑点: 这道题把数列、不等式、数学归纳法捆在一起考,是当时全国卷的典型压轴风格。 第二问运算量不小,考场时间紧很容易做不完。策略是第一问稳拿分,第二问尽量写到“由归纳假设得…”那一步,即使最后结果没推完,也能拿不少过程分。 和同年江西卷那种纯数论构造的变态压轴题(比如证明 (a^2, b^2, c^2) 成等差数列)比起来,全国卷这道更“常规”,但需要熟练的放缩技巧。