本题导读

本题考查通过前 项和递推式求数列通项公式,结合多项式求导计算特殊点的导数值,以及利用差值法比较代数式的大小。

📌【题干】

Question

(2005年山东卷(理)) 已知数列 的首项 ,前 项和为 ,且 ().

(1)证明数列 是等比数列;

(2)令 ,求函数 在点 处的导数 并比较 与 的大小.

🔍【思路分析】

破题导航

  1. 第一问:由 与 ()两式相减,得 。再单独验证 时 也成立,于是 , 是等比数列。这是「作差消 」与「构造等比」两个动作的组合。
  2. 第二问:对 求导,令 得 。代入 ,用错位相减法求 ,再作差比较 与 的大小。注意 两个边界要单独检验。

✅【答案】

Success

(1) 是以 为首项、 为公比的等比数列,通项 ; (2) ;当 时 ,当 时 ,当 时 。

✍【详细解析】

Abstract

解:(1)由 (),得 ()。 两式相减,得 又当 时,由 ,得 , 恰好满足 。 所以对一切 ,都有 又 ,故 恒成立, 因此数列 是以 为首项、 为公比的等比数列。 于是

(2)对 求导得: 令 代入得:

将 代入:

分别求和:

  1. 记 利用错位相减法: 两式相减得: 所以 。

  2. 计算等差部分:

代入 的表达式中:

从而可得:

接下来比较 与 的大小,采用作差法:

对 分情况讨论:

  • 当 时,,此时 ;
  • 当 时,,此时 ;
  • 当 时,;
  • 当 时,由于指数爆炸效应,恒有 ,此时 。

综上所述:

  • 当 时,;
  • 当 时,;
  • 当 时,。

💡【考点归纳与避坑指南】

Danger

  1. 核心考点:等比数列的构造、错位相减法求和、数列型不等式的大小比较。
  2. 核心方法:错位相减法、分类讨论法。
  3. 避坑指南:在比较大小阶段,切勿看到 以后都是大于就漏掉 等低次项的特殊边界情况。必须从 开始逐项带入定量考察,给出完整的分类结论。

📖【试题探源与推广】

Tip

  1. 试题探源:本题是由经典的多项式求导、数列错位相减求和以及函数增幅比较(指数函数与二次函数)组合而成的综合压轴大题。

🔗【关联脉络】

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