已知函数f(x)=an-1x2+(1-an)x+an-1,(x>0,n≥2)(1)若f(1)=0,a1=1,求数列{an}的通项公式(2)若an>1,(n∈N*),至少存在一个正数x,使f(x)≤0成立,求证:1a1+1+1a2+1+1a3+1+…+1an+1<1(n∈N*)

问题描述:

已知函数f(x)=an-1x2+(1-an)x+an-1,(x>0,n≥2)
(1)若f(1)=0,a1=1,求数列{an}的通项公式
(2)若an>1,(n∈N*),至少存在一个正数x,使f(x)≤0成立,
求证:

1
a1+1
+
1
a2+1
+
1
a3+1
+…+
1
an+1
<1
(n∈N*

(1)f(1)=an-1+1-an+an-1=0⇒an=2an-1+1⇒an+1=2(an-1+1)
∴an+1=2n⇒an=2n-1,(n∈N*
证明:(2)由韦达定理分析易知,方程f(x)=0有根则必有正根,∴只需△≥0即可△=(1-an)2-4

a
2
n-1
≥0⇒(an-1)2≥4
a
2
n-1
an-1≥2an-1
an+1
an-1+1
≥2
an+1=(a1+1)•
a2+1
a1+1
a3+1
a2+1
an+1
an-1+1
≥(a1+1)•2n-12n

1
a1+1
+
1
a2+1
+
1
a3+1
+
+
1
an+1
1
2
+
1
22
+
+
1
2n
=
1
2
(1-
1
2n
)
1-
1
2
=1-
1
2n
<1

答案解析:(1)根据f(1)=0,a1=1,可得an=2an-1+1,变形得an+1=2(an-1+1),从而求出数列{an}的通项公式;(2)由韦达定理分析易知,方程f(x)=0有根则必有正根,从而只需△≥0即可,然后利用等比数列求和公式可得1a1+1+1a2+1+1a3+1+…+1an+1<12+122+…+12n=12(1−12n)1−12=1−12n<1,证得结论.
考试点:数列与不等式的综合;一元二次方程的根的分布与系数的关系;数列的函数特性;等比数列的前n项和;数列递推式.
知识点:本题主要考查了构造法求数列的通项公式,同时考查了韦达定理的运用和等比数列的求和,是一道数列与不等式综合的题,有一定的难度.