Question

對于數列{a_n}，規定{△a_n}為數列{a_n}的一階差分數列，其中△a_n=a_n+1-a_n（n∈N*）；類似的，規定{△²a_n}為數列{a_n}的二階差分數列，其中△²a_n=△a_n+1-△a_n（n∈N*）．
（Ⅰ）已知數列{a_n}的通項公式a_n=3n²-5n（n∈N*），試證明{△a_n}是等差數列；
（Ⅱ）若數列{a_n}的首項a₁=1，且滿足△²a_n-△a_n+1+a_n=-2ⁿ（n∈N*），令b_n=，求數列{b_n}的通項公式；
（Ⅲ）在（Ⅱ）的條件下，記c_n=，求證：c₁++…+＜．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）根據題意△a_n=a_n+1-a_n=（n+1）²-（n+1）-n²+n=5n-4，所以△a_n+1-△a_n=6．由此能夠證明{△a_n}是等差數列；
（Ⅱ）由△² a_n-△a_n+1+a_n=-2ⁿ，知△a_n-a_n=2ⁿ．由此入手能夠求出數列{a_n}的通項公式，從而求數列{b_n}的通項公式；
（Ⅲ）由a_n=n•2^n-1，c_n===，當n≥2，n∈N^*時，，從而可證．
解答：解：（Ⅰ）根據題意：△a_n=a_n+1-a_n=3（n+1）²-5（n+1）-3n²+5n=6n-2．（2分）
∴△a_n+1-△a_n=6
∴數列{△a_n}是首項為4，公差為6的等差數列．（3分）
（Ⅱ）由△²a_n-△a_n+1+a_n=-2ⁿ，∴△a_n+1-△a_n-△a_n+1+a_n=-2ⁿ，⇒△a_n-a_n=2ⁿ．
而△a_n=a_n+1-a_n，∴a_n+1-2a_n=2ⁿ，（5分）
∴-=，即b_n+1-b_n=，（6分）
∴數列{b_n}構成以為首項，為公差的等差數列，即b_n=．（7分）
（Ⅲ）由（Ⅱ）知=，則a_n=n•2^n-1，
∴c===（9分）
∴當n≥2，n∈N*時==（-），
∴c₁+++=1+[（-）+（-）+（-）++（-）+（-）]
=1+（+--）＜1+（+）=．
當n=1時，c₁=1＜，顯然成立
∴c₁+++＜．（12分）
點評：第（Ⅰ）題考查等差數列的證明，解題時要注意等差數列性質的合理運用；第（Ⅱ）題考查數列通項公式的求解方法，解題時要注意構造法的合理運用；第（Ⅲ）題考查數列前n項和的證明，解題時要注意裂項求和法的合理運用．