(15分)已知数列 $\{a_{n}\}$ 中,$a_{1}=1$,且 $a_{n+1}\cdot a_{n}=a_{n}-2a_{n+1}$.
【难度】
【出处】
2013年全国高中数学联赛贵州省预赛
【标注】
  • 知识点
    >
    数列
    >
    数列的通项公式
    >
    求数列通项的辅助数列法
  • 题型
    >
    不等式
    >
    数列不等式的证明
  1. 求数列 $\{a_{n}\}$ 的通项公式;
    标注
    • 知识点
      >
      数列
      >
      数列的通项公式
      >
      求数列通项的辅助数列法
    答案
    $a_{n}=\dfrac{1}{2^{n}-1}$
    解析
    由 $a_{n+1}\cdot a_{n}=a_{n}+2a_{n+1}$ 得 $\dfrac{1}{a_{n+1}}=\dfrac{2}{a_{n}}+1$.所以\[\left(\dfrac{1}{a_{n+1}}+1\right)=2\left(\dfrac{1}{a_{n}}+1\right).\]所以数列 $\left\{\dfrac{1}{a_{n}}+1\right\}$ 是一个以 $2$ 为首项,$2$ 为公比的等比数列.$\dfrac{1}{a_{n}}+1=2\times 2^{n-1}=2^{n}$,即 $a_{n}=\dfrac{1}{2^{n}-1}$.
  2. 求证:$a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{n}<2$.
    标注
    • 题型
      >
      不等式
      >
      数列不等式的证明
    答案
    解析
    当 $n>1$ 时,$2^{n}-1>2^{n-1}$ 成立,所以\[\dfrac{1}{2^{n}-1}<\dfrac{1}{2^{n-1}}=\left(\dfrac{1}{2}\right)^{n-1}.\]所以\[\begin{split}a_{1}+a_{2}+\cdots+a_{n}&<1+\dfrac{1}{2}+\left(\dfrac{1}{2}\right)^{2}+\cdots+\left(\dfrac{1}{2}\right)^{n-1}\\&=\dfrac{1-\left(\dfrac{1}{2}\right)^{n}}{1-\dfrac{1}{2}}\\&=2\left[1-\left(\dfrac{1}{2}\right)^{n}\right]\\&<2.\end{split}\]
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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