Question

數列{a_n}中，a₁=1，an+1=

1

2

a

2n

-an+c（c＞1為常數，n=1，2，3，…），且a3-a2=

1

8

.
（Ⅰ）求c的值；
（Ⅱ）①證明：a_n＜a_n+1；
②猜測數列{a_n}是否有極限？如果有，寫出極限的值（不必證明）；
（Ⅲ）比較

n

k=1

1

ak

與

40

39

an+1的大小，并加以證明．

Answer 1

（Ⅰ）依題意，a2=

1

2

a

21

-a1+c=c-

1

2

，a3=

1

2

a

22

-a2+c=

1

2

(c-

1

2

)2+

1

2

.
由a3-a2=

1

8

，得

1

2

(c-

1

2

)2+

1

2

-(c-

1

2

)=

1

8

，
解得c=2，或c=1（舍去）．
（Ⅱ）①證明：因為an+1-an=

1

2

a

2n

-2an+2=

1

2

(an-2)2≥0，
當且僅當a_n=2時，a_n+1=a_n．
因為a₁=1，所以a_n+1-a_n＞0，即a_n＜a_n+1（n=1，2，3，）．
②數列{a_n}有極限，且

lim

n→∞

an=2．
（Ⅲ）由an+1=

1

2

a

2n

-an+2，可得a_n（a_n+1-a_n）=（a_n-2）（a_n+1-2），
從而

1

an

=

1

an-2

-

1

an+1-2

．
因為a₁=1，所以

n

k=1

1

ak

=

n

k=1

(

1

ak-2

-

1

ak+1-2

)=

1

a1-2

-

1

an+1-2

=

1

2-an+1

-1.
所以

n

k=1

1

ak

-

40

39

an+1=

1

2-an+1

-1-

40

39

an+1=

40 a 2n+1 -41an+1-39

39•(2-an+1)

=

(5an+1+3)(8an+1-13)

39•(2-an+1)

.
因為a₁=1，由（Ⅱ）①得a_n≥1（n∈N^*）．（1）
下面證明：對于任意n∈N^*，有a_n＜2成立．
當n=1時，由a₁=1，顯然結論成立．
假設結論對n=k（k≥1）時成立，即a_k＜2．
因為an+1=

1

2

a

2n

-an+2=

1

2

(an-1)2+

3

2

，且函數y=

1

2

(x-1)2+

3

2

在x≥1時單調遞增，
所以ak+1＜

1

2

(2-1)2+

3

2

=2．
即當n=k+1時，結論也成立．于是，當n∈N^*時，有a_n＜2成立．（2）
根據（1）、（2）得1≤a_n＜2．
由a₁=1及an+1=

1

2

a

2n

-an+2，經計算可得a2=

3

2

，a3=

13

8

.
所以，當n=1時，

1

a1

＜

40

39

a2；當n=2時，

1

a1

+

1

a2

=

40

39

a3；
當n≥3時，由

13

8

＜an+1＜2，得

n

k=1

1

ak

-

40

39

an+1=

(5an+1+3)(8an+1-13)

39•(2-an+1)

＞0⇒

n

k=1

1

ak

＞

40

39

an+1．