设数列 $\{a_{n}\}$ 的前 $n$ 项和为 $S_{n}$,已知 $a_{1}=a(a>3)$,$a_{n+1}=S_{n}+3^{n},n\in\mathbb N^{*}$.
【难度】
【出处】
【标注】
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    数列
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    求数列的通项公式
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    不等式
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    常用不等式
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    伯努利不等式
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    不等式
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    级数不等式的证明
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    不等式
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    放缩
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    分析通项法
  1. 设 $b_{n}=S_{n}-3^{n}$,求数列 $\{b_{n}\}$ 的通项公式;
    标注
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      数列
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      求数列的通项公式
    答案
    $b_{n}=(a-3)2^{n-1},n\in\mathbb N^{*}$
    解析
    依题意,$$S_{n+1}-S_{n}=a_{n+1}=S_{n}+3^{n},$$即$$S_{n+1}=2S_{n}+3^{n},$$由此得\[S_{n+1}-3^{n+1}=2\left(S_{n}-3^{n}\right).\]因此所求通项公式为$$b_{n}=S_{n}-3^{n}=(a-3)2^{n-1},n\in\mathbb N^{*}.$$
  2. 若 $c_{n}=3\log_{2}\dfrac{b_{n}}{a-3}+1(n\in\mathbb N^{*})$,证明对任意的 $n\in\mathbb N^{*}$,不等式 $\left(1+\dfrac{1}{c_{1}}\right)\cdot\left(1+\dfrac{1}{c_{2}}\right)\cdots\left(1+\dfrac{1}{c_{n}}\right)>\sqrt[3]{3n+1}$ 恒成立.
    标注
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      不等式
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      常用不等式
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      伯努利不等式
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      级数不等式的证明
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      分析通项法
    答案
    解析
    由已知$$c_{n}=3\log_{2}\dfrac{b_{n}}{a-3}+1=3\log_{2}\dfrac{(a-3)2^{n-1}}{a-3}+1=3n-2,$$则$$1+\dfrac{1}{c_{n}}=1+\dfrac{1}{3n-2},$$所以\[\left(1+\dfrac{1}{c_{1}}\right)\cdot\left(1+\dfrac{1}{c_{2}}\right)\cdots\left(1+\dfrac{1}{c_{n}}\right)=\left(1+\dfrac{1}{1}\right)\cdot \left(1+\dfrac{1}{4}\right)\cdot \left(1+\dfrac{1}{3n-2}\right).\]分析通项,只需要证明\[\forall n\geqslant 2,1+\dfrac{1}{3n-2}\geqslant \dfrac{\sqrt[3]{3n+1}}{\sqrt[3]{3n-2}},\]即\[\forall n\geqslant 2,\left(1+\dfrac{1}{3n-2}\right)^3\geqslant 1+\dfrac{3}{3n-2},\]由伯努利不等式,命题得证.
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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