已知数列 $\left\{a_n\right\}$ 满足:$a_1=1$,$a_n=\dfrac{1}{a_{n+1}}-\dfrac 12$.
【难度】
【出处】
2014年全国高中数学联赛河北省预赛
【标注】
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    数列的性质
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    数列的有界性
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    研究数列性质的迭代函数法
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    数列的有界性
  1. 求证:$a_n\geqslant \dfrac 23$;
    标注
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      研究数列性质的迭代函数法
    答案
    解析
    根据已知可得 $a_{n+1}=\dfrac{2}{2a_n+1}$,设迭代函数 $f(x)=\dfrac{2}{2x+1}$,则 $a_{n+1}=f\left(a_n\right)$,如图.其中 $a_1=1$,$a_2=\dfrac 23$.我们证明一个更强的结论:$$\dfrac 23\leqslant a_n\leqslant 1,$$用数学归纳法证明.
    当 $n=1$ 时,命题显然成立.假设命题对 $n$ 成立,则由函数 $f(x)$ 在 $\left[\dfrac 23,1\right]$ 上单调递减可得$$f\left(\dfrac 23\right)\geqslant f\left(a_n\right)\geqslant f(1),$$即$$\dfrac 23\leqslant a_{n+1}\leqslant \dfrac 67\leqslant 1,$$从而命题对 $n+1$ 也成立.
    综上,命题得证.
  2. 求证:$\left|a_{2n}-a_n\right|<\dfrac{10}{27}$.
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    答案
    解析
    根据 $(1)$ 中已经证明的加强的结论可得数列 $\left\{a_n\right\}$ 中任意两项的差的绝对值不大于 $\dfrac 13$,因此命题显然成立.
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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