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解答题数列{an}(n∈N*)中,a1=a,an+1是函数fn(x)=x3-(3an+

答案:2  悬赏:60  手机版
解决时间 2021-03-22 15:06
解答题 数列{an}(n∈N*)中,a1=a,an+1是函数fn(x)=x3-(3an+n2)x2+3n2anx极小值点.当a=0时,求通项an.
最佳答案
解:由题意可知,当a=0时,a1=0,则3a1<12.
由题设知f′n(x)=x2-(3an+n2)x+3n2an=(x-3an)(x-n2).
令f′n(x)=0,得x1=3an,x2=n2.
若3an<n2,则
当x<3an时,f′n(x)>0,fn(x)单调递增;
当3an<x<n2时,f′n(x)<0,fn(x)单调递减;
当x>n2时,f′n(x)>0,fn(x)单调递增.
故fn(x)在x=n2取得极小值.
所以a2=12=1
因为3a2=3<22,则,a3=22=4
因为3a3=12>33,则a4=3a3=3×4,
又因为3a4=36>42,则a5=3a4=32×4,
由此猜测:当n≥3时,an=4×3n-3.
下面先用数学归纳法证明:当n≥3时,3an>n2.
事实上,当n=3时,由前面的讨论知结论成立.
假设当n=k(k≥3)时,3ak>k2成立,则由(2)知,ak+1=3ak>k2,
从而3ak+1-(k+1)2>3k2-(k+1)2=2k(k-2)+2k-1>0,
所以3ak+1>(k+1)2.
故当n≥3时,3an>n2成立.
于是,当n≥3时,an+1=3an,而a3=4,因此an=4×3n-3.
综上所述,当a=0时,a1=0,a2=1,an=4×3n-3(n≥3).解析分析:通过a=0,推出a1=0,则3a1<12.由f′n(x)=x2-(3an+n2)x+3n2an=(x-3an)(x-n2)=0,求出x1=3an,x2=n2.由函数的单调性知fn(x)在x=n2取得极小值.求出a2=1,a3=4,a4=3×4,考查规律,由此猜测:当n≥3时,an=4×3n-3.然后用数学归纳法证明:当n≥3时,3an>n2.点评:本题是中档题,考查数列的求法,注意到函数的导数与极小值的关系,注意数列的规律,数学归纳法的应用,考查计算能力,转化思想.
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