高考数学复习：放缩法证明数列不等式之常数型与函数型（原卷版）

专题10放缩法证明数列不等式之常数型与函数型

♦题型一:放缩法证明数列不等式之常数型

方法解密：

放缩法证明数列不等式属于数列大题中较有难度的一种题型.大部分是以证明某个数列和大于或小于一个

常数类型，小部分是证明某个数列前n项和或者积大于或小于一个函数（下一专题详解）.本专题我们来介绍

最常见的常数类型.

放缩的目的有两个：

一是通过放缩使数列的和变换成比如裂项相消等可以简单求和的形式,这样可以方便比较大小.

二是两者之间无法直接比较大小,这样我们需要通过寻找一个媒介,来间接比较大小.

放缩的原则：

放缩必然会导致数变大或者变小的情况,我们的原则是越精确越好.在证明过程中，为了使放缩更精确,往往

会第一项不变，从第二项或者第三项开始放缩（例题会有讲解）.

放缩的方法:

⑴当我们要证明多项式M<A时我们无法直接证明两者的大小，这时我们可以将多项式M放大为当我

们能够证明N1<A也间接证明了M<A.切不可将M缩小为N?,即使能够证明N?<A,M与A的关系无法

得证.

⑵当我们要证明多项式M>A时,这时我们可以将多项式M缩小为N一当我们能够证明NpA,也间接证明

了M>A.需要放缩的多项式多以分式形式出现，要使得分式的值变大，就是将分母变小，常见是将分母减去一

个正数，比如1.

常见的放缩形式:

1111/

—<7-------=----------->2).

(1)n'/?-1nv

(2)

1111

——>------------=--------------

ir«(/?+!)nn+\

14411

(3)<1-2

IV4n24/Z2-1、2/7—12〃+1J

122

(5)----=------------<―,--------=+«)(〃)2).

册xfii+x/z?>Jn-\+G

22

(6)=21册+>/〃+1).

\/n6+G\[ii++1

=

力~Tf-2＜]2]t2al=V2（-V2/1-1+,2〃+l）

⑺G\/ii+\Jnr1+力_]\j2n-l+J2〃+1''；

T2n2"2"T_]]

⑻（2”一炉一（2"-1）（2"-1）＜（2"-1）（2"-2）一（2"-l）（2,,-l-l）-2"—I（""2）；

111

（12）2n-l＜（2w-,-l）（2w-l）~2n-}-\~2n-l32）.

类型一:裂项放缩

【经典例题口求昨+?+城+…+$2

总结:证明数列之和小于常数2,式子左侧我们进行放大处理，各个分式分母减去n,可以变换成裂项相消的形式,

同时乂能作为媒介与2比较大小洞时要注意从第儿项开始放缩的问题.

【变式1】求证;+2+」+..…+4<7

r2~3-n~4

总结:证明数列之和小于常数2,式子左侧我们进行放大处理，各个分式分母减去n,可以变换成裂项相消的形式,

同时乂能作为媒介与2比较大小洞时要注意从第几项开始放缩的问题.

【变式2】求证5+(+++.•…+4-<|

14Dft

总结:通过例1和变式题我们发现，我们对分式的进行放大，分母我们依次减去的数是n,l.不难发现，这些数递

减，所得的结果也是递减的.说明减去的数越小，所得的结果越精确.同时通过两道变试题我们也发现，保留前

几项不动,这样放缩的精度也会高一些.有些模拟题中，经常出现保留前2项到3项不动的情况.那么作为学生

如何判断从第几项开始放缩呢?这需要学生去尝试和试错，如果第一项不行，那就尝试第二项，第三项・

„14

【经典例题2】已知也=/,设々=丁与_,求证:+%<§.

【经典例题3】已知数列｛%｝满足4=1,^>2,neN*）,

n

（1）求为；

（2）若数列低｝满足%=a+=（〃eN'）,求证：々吟.

类型二:等比放缩

所谓等比放缩就是数列本身并非为标准的等比数列，我们将数列的通项经过一定的放缩使之成为一个等比

数列,然后再求和,我们通过例题进行观察了解.

【经典例题4】证明：

2,-122-123-12"-13

【经典例题5】已知数列｛q｝满足：4=2,4.产2勺+2"川，〃右八

（1）求证］畀是等差数列并求4；

（2）求数列｛q｝的前〃项和S”；

..1111I

（3）求证：-----+------+------+…+-------<-.

%一4a4-a3"向一为2

q

【练习1】已知数列｛%｝中，％=1,其前〃项的和为S”，且当“22时，满足

3.一1

（1）求证：数列!是等差数列;

7

（2）证明：S：+S；++SZJ<-.

【练习2】已知数列｛%｝的前〃项和为S"，且1.

（1）求数列｛为｝的通项公式；

23

（2）若数列二的前〃项和为（，证明：7；,<1.

【练习3】已知函数/（X）:丁・，数列｛《,｝中，若。，川=/（凡），且4="

3—LX4

（1）求证：数列P--I是等比数列；

（2）设数列｛%｝的前〃项和为％求证：5„<1.

【练习4】已知函数/")=/-2x,数列｛q｝的前〃项和为S”，点cm，S〃)均在函数y=〃x)的图象上.若

%=g&+3)

(1)当〃之2时，试比较%与2瓦的大小；

（2）记&=试证G+。2+…+%0<39.

♦题型二:放缩法证明数列不等式之函数型

方法解密：

数列放缩较难的的两类便是形如数列的前n项和与函数/(〃)的不等关系，即%+/++%</(〃)或者

数列前n项积与函数/(〃)的不等关系，即％•生•…・4V/(〃)的问题,其中，这里的前n项和与前n项积难

求或者是根本尢法求.

面对这类题时:首先,我们可以将/(〃)看成某个数列的和或者积,然后通过比较通项的大小来解决;其次,我

们也可以对。“进行变形，使之能求和或者求积.往往第二种方法难以把握,对学生综合素质要求较高.而第一

种方法相对简单易行，所以本专题以“拆项”为主线详细讲解.

【经典例题1］已知数列4=刁，4m=3/一1,〃€乂,

⑴若数列也J满足hn=4一g,求证:数列也｝是等比数列。

⑵若数列｛端懑足%=1咆必工=4+。2+3+%,求证：7；>坐3

【经典例题2】设数列｛q｝的前〃项和为S”，4=2,且S”满足2S”=(〃+1”“，〃eN..

(1)求数列｛q,｝的通项公式；

£7.+16L,+1(1+1/7

(2)证明：对一切正整数〃，有叱1.

Ga2an

■公「・・a、In21n31n4Inn1,、、

【练习1】求证：..............<—z(/?..2)

234nn

【练习2】已知公差不为。的等差数列｛4｝满足：4=1且生，%，阳成等比数列.

⑴求数列｛4｝的通项公式/和前〃项和S.；

⑵证明不等式白白7<9+9+:+1+!<2々”..2且〃£“)

NrfilO|DqA”rl

【练习3】已知正项数列｛q｝满足③=0,。3-d=2(〃+l),〃eN.

(1)求证：—<—;

见+i%

111,

(2)求证：—+—+—<lnn.

白，&

【练习4】已知各项均为正数的数列｛4｝满足：4=1,前〃项和为S”，且a：-4=2S”…(n>2).

⑴求数列｛可｝的通项4与前〃项和S“；

⑵记“=」一，设■为数列出｝的前〃项和，求证(之二.

a2n-\a2n3〃+I

【过关检测】

1.已知数列｛4｝中，q=2,其前〃项和5.满足：S,=2%+〃-3.

(I)求数列｛%｝的通项公式；

(II)令乳=J］、,数列也』的前八项和为7；,证明：对于任意的〃eN"都有(<■!.

2.已知正项数列｛q｝满足q=1,44+24t=*-q+|(〃eN)

（1）证明：数列｛4+1｝是等比数列;

（2）证明:

3.已知数列｛4｝满足4=1,前〃项和S.满足2s“=/+〃,｛〃｝是正项等比数列，且伪=1也是外和出的等比

中项.

（D求数列｛为｝和也｝的通项公式；

15

（2）求证：----+-----+-----++-----＜7.

4+4%+仇外+44

4.数列｛a,,｝满足：4+2%+3%++〃4=（"1）2”+1；数列他｝满足：2祟拼且….

（1）求数列｛%｝和也｝的通项公捣

11111

（2）设％=6+色，证明：＞+7+7■+…+7＜丁

qqq%4

5.己知数列伍”｝的前〃项和为S“，4=4,数列｛1｝是公差为!的等差数列.

n2

(I)求数列｛〃“｝的通项公式