已知数列 $\{a_n\},\{b_n\}$ 满足 $a_1=b_1=6$,$a_2=b_2=4$,$a_3=b_3=3$,当 $n\geqslant 1$ 时,若数列 $\{a_{n+1}-a_n\}$ 为等差数列,数列 $\{b_n-2\}$ 为等比数列.
【难度】
【出处】
2015年第二十六届“希望杯”全国数学邀请赛高一(二试)
【标注】
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求数列 $\{a_n\}$ 与 $\{b_n\}$ 的通项公式;标注答案$a_n=\dfrac{n^2-7n+18}{2}$,$n\in\mathbb N^{\ast}$;$b_n=2+2^{3-n}$,$n\in\mathbb N^{\ast}$解析依题意可得\[a_2-a_1=-2,a_3-a_2=-1,\]所以 $\{a_{n+1}-a_n\}$ 的首项为 $-2$,公差为 $1$,故$$a_{n+1}-a_n=-2+n-1=n-3,$$累加可得\[a_n=\dfrac{n^2-7n+18}{2},n\in\mathbb N^{\ast}.\]同理有\[b_1-2=4,b_2-2=2,\]所以 $\{b_n-2\}$ 的首项为 $4$,公比为 $\dfrac 12$,故$$b_n-2=4\cdot \left(\dfrac 12\right)^{n-1},$$所以\[b_n=2+2^{3-n},n\in\mathbb N^{\ast}.\]
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设 $f(n)=a_n-b_n$,$n\in \mathbb N^{\ast}$,当 $n\geqslant 4$ 时,求 $f(n)$ 的最小值.标注答案$\dfrac 12$解析因为 $f(n)=a_n-b_n$,$f(n+1)=a_{n+1}-b_{n+1}$,所以\[\begin{split}f(n+1)-f(n)&=(a_{n+1}-a_n)-(b_{n+1}-b_n)\\&=n-3+\left(\dfrac 12\right)^{n-2}.\end{split}\]因为 $n\geqslant 4,n\in \mathbb N^{\ast}$,所以$$f(n+1)>f(n).$$所以当 $n\geqslant 4$ 时,$\{f(n)\}$ 单调递增,故 $f(n)_{\min}=f(4)=\dfrac 12$.
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