已知 ${a_1}={\rm{e}}$,${a_{n+1}}={a_n}-\ln {a_n}$.
【难度】
【出处】
【标注】
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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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    数列的有界性
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    数列的单调性
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    不等式
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    放缩
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    裂项放缩法
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    不等式
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    级数不等式的证明
  1. 求证:$1<{a_{n+1}}<{a_n} \leqslant {\rm{e}}$;
    标注
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    答案
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    记函数 $f(x)=x-\ln x$,则 $f(x)$ 在 $(1,+\infty)$ 上单调递增,于是容易归纳证明\[1<a_n\leqslant {\rm e},\]进而\[a_{n+1}-a_n=-\ln a_n<0,\]因此原命题得证.
  2. 求证:$\displaystyle \sum_{k=1}^n\dfrac{a_k-a_{k+1}}{a_k\sqrt{a_k}}<1$.
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    答案
    解析
    根据题意,有\[\begin{split}\sum_{k=1}^n\dfrac{x_k-x_{k+1}}{x_k\sqrt{x_k}}&={\rm e}^{-\frac 32}+\sum_{k=2}^n\left[\dfrac{\sqrt{x_k}+\sqrt{x_{k+1}}}{x_k\cdot \sqrt{x_k}}\cdot \left(\sqrt{x_k}-\sqrt{x_{k+1}}\right)\right]\\
    &<{\rm e}^{-\frac 32}+2\sum_{k=1}^n\left(\sqrt{x_k}-\sqrt{x_{k+1}}\right)\\
    &<{\rm e}^{-\frac 32}+2\left(\sqrt{\rm e-1}-1\right)<1.\end{split}\]事实上,这种方法得到的上界约为 $0.8448$.
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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