已知函数 $f(x)=\dfrac{2x}{ax+b}$,$f(1)=1$,$f\left(\dfrac12\right)=\dfrac23$,令 $x_1=\dfrac12$,$x_{n+1}=f(x_n)$.
【难度】
【出处】
2011年清华大学等七校联考自主招生试题
【标注】
  • 数学竞赛
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    数列
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    数列不等式
  • 知识点
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    数列
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    数列的通项公式
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    求数列通项的不动点法
  • 题型
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    数列
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    求数列的通项公式
  • 数学竞赛
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    数列
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    数列不等式
  • 题型
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    不等式
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    级数不等式的证明
  • 知识点
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    微积分初步
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    导数问题中的技巧
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    基本放缩
  1. 求数列 $\left\{ x_n \right\}$ 的通项公式;
    标注
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      求数列的通项公式
    答案
    ${x_n} = \dfrac{1}{{1 + {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^{n - 1}}}}$
    解析
    由 $\dfrac{2}{{a + b}} = 1$,$\dfrac{1}{{\frac{1}{2}a + b}} = \dfrac{2}{3}$,解得 $a = 1$,$b = 1$,所以$${x_{n + 1}} = \dfrac{{2{x_n}}}{{{x_n} + 1}},$$不动点为 $1,0$,因此构造辅助数列 $\left\{\dfrac{{{x_n} - 1}}{{{x_n}}}\right\}$,可解得 ${x_n} = \dfrac{1}{{1 + {{\left( {\frac{1}{2}} \right)}^{n - 1}}}}$.
  2. 证明:${x_1}{x_2} \cdots {x_{n + 1}} > \dfrac{1}{2\mathrm{e}}$.
    标注
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      基本放缩
    答案
    解析
    欲证不等式即$$\left( {1 + \dfrac{1}{2}} \right)\left( {1 + \dfrac{1}{4}} \right) \cdots \left( {1 + \dfrac{1}{{{2^n}}}} \right) < \mathrm{e},$$因为 ${\rm e}^x>1+x$,所以有$$\left( {1 + \dfrac{1}{2}} \right)\left( {1 + \dfrac{1}{4}} \right) \cdots \left( {1 + \dfrac{1}{{{2^n}}}} \right) <{\rm e}^{\frac 12}{\rm e}^{\frac 14}\cdots{\rm e}^{\frac 1{2^n}}={\rm e}^{\frac 12+\frac 14+\cdots+\frac 1{2^n}}={\rm e}^{1-\frac 1{2^n}}<\rm e.$$所以原不等式成立.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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