已知数列 $\left\{a_n\right\}$ 满足 $a_1=a+2$($a\geqslant 2$),$a_{n+1}=\sqrt{\dfrac{a_n+a}{2}}$($n\in\mathbb N^*$).
【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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    数列
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    数列的递推公式
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    数列
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    数列的性质
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    研究数列性质的迭代函数法
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    不等式
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    级数不等式的证明
  1. 若 $a=0$,求数列 $\{a_n\}$ 的通项公式;
    标注
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      求数列的通项公式
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      数列的递推公式
    答案
    ${a_n}={2^{\frac{1}{{{2^{n-2}}}}-1}}$
    解析
    $a=0$ 时,${a_1}=2$,${a_{n+1}}=\sqrt {\dfrac{{{a_n}}}{2}} $,于是 $2{a_{n+1}}={\left( {2{a_n}} \right)^{\frac{1}{2}}}$,因此 ${a_n}={2^{\frac{1}{{{2^{n-2}}}}-1}}$.
  2. 设 $b_n=\left|a_{n+1}-a_n\right|$,数列 $\left\{b_n\right\}$ 的前 $n$ 项和为 $S_n$,求证:$S_n<a_1$.
    标注
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      级数不等式的证明
    答案
    解析
    令 $f\left( x \right)=\sqrt {\dfrac{{x+a}}{2}} $.其不动点方程为$$x=\sqrt {\dfrac{{x+a}}{2}},$$即$$2{x^2}-x-a=0,$$容易判断出初值在不动点右侧,因此数列 $\left\{ {{a_n}} \right\}$ 递减.因此$${S_n}=\sum\limits_{i=1}^n {\left| {{a_{i+1}}-{a_i}} \right|}=\sum\limits_{i=1}^n {\left( {{a_i}-{a_{i+1}}} \right)}={a_1}-{a_{n+1}}<{a_1}.$$
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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