设 $n\in {\mathbb N}^*$,$x_n$ 是曲线 $y=x^{2n+2}+1$ 在点 $\left(1,2\right)$ 处的切线与 $x$ 轴交点的横坐标.
【难度】
【出处】
【标注】
  1. 求数列 $\left\{x_n\right\}$ 的通项公式;
    标注
    答案
    数列 $\left\{x_n\right\}$ 的通项公式为 $x_n=\dfrac{n}{n+1}$.
    解析
    本质是求函数在定点处的切线的方程.因为 $y' =\left(2n+2\right)x^{2n+1}$,所以曲线 $y=x^{2n+2}+1$ 在点 $\left(1,2\right)$ 处的切线斜率为 $2n+2$.从而切线方程为\[y-2=\left(2n+2\right)\left(x-1\right).\]令 $y=0$,解得切线与 $x$ 轴交点的横坐标为\[x=1-\dfrac{1}{n+1}=\dfrac{n}{n+1}.\]所以数列 $\left\{x_n\right\}$ 的通项公式 $x_n=\dfrac{n}{n+1}$.
  2. 记 $T_n=x_1^2x_3^2\cdots x_{2n-1}^2$,证明:$T_n\geqslant\dfrac1{4n}$.
    标注
    答案
    略.
    解析
    对 $T_n$ 从 $x_3^2$ 处开始进行放缩,然后利用累乘法可证明出结论.由题设和(1)中的计算结果知\[T_n=x_1^2x_3^2\cdots x_{2n-1}^2=\left(\dfrac12\right)^2\left(\dfrac34\right)^2\cdots\left(\dfrac{2n-1}{2n}\right)^2 .\]当 $n=1$ 时,$T_1=\dfrac14$.
    当 $n\geqslant 2$ 时,因为\[\begin{split}x_{2n-1}^2&=\left(\dfrac{2n-1}{2n}\right)^2\\&>\dfrac{\left(2n-1\right)^2-1}{\left(2n\right)^2}\\&=\dfrac{n-1}{n},\end{split}\]所以\[T_n\overset {\left[a\right]}>\left(\dfrac12\right)^2\cdot\dfrac12\cdot\dfrac23\cdot\cdots\cdot\dfrac{n-1}{n}=\dfrac{1}{4n}.\](推导中用到 $\left[a\right]$.)综上可得,对任意的 $n\in{{\mathbb{N}}}^*$,均有 $T_n\geqslant\dfrac1{4n}$.
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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