在平面直角坐标系 $xOy$ 中,$y$ 轴正半轴上的点列 $\left\{ {{A_n}} \right\}$ 与曲线 $y=\sqrt {2x} $($x \geqslant 0$)上的点列 $\left\{ {{B_n}} \right\}$ 满足 $\left| {O{A_n}} \right|=\left| {O{B_n}} \right|=\dfrac{1}{n}$,直线 ${A_n}{B_n}$ 在 $x$ 轴上的截距为 ${a_n}$.点 ${B_n}$ 的横坐标为 ${b_n}$,$n \in {\mathbb N^ * }$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
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    数列
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    数列的性质
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    数列的有界性
  • 知识点
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    数列
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    数列的性质
    >
    数列的单调性
  • 题型
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    不等式
    >
    级数不等式的证明
  • 知识点
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    代数变形
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    代数式的形
    >
    整形
    >
    根式的整理
  1. 求证:${a_n}>{a_{n+1}}>4$,$n \in {\mathbb N^ * }$;
    标注
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      数列
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      数列的有界性
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      数列的单调性
    答案
    解析
    根据题意$${a_n}=\sqrt {\dfrac{1}{{{n^2}}}+1}+1+\sqrt {2+2\sqrt {\dfrac{1}{{{n^2}}}+1} } ,{b_n}=\sqrt {\dfrac{1}{{{n^2}}}+1}-1.$$容易证明 ${a_n}>{a_{n+1}}>4$.
  2. 求证:存在 $N \in {\mathbb N^ * }$,使得对任意 $n>N$ 都有 $\displaystyle\sum\limits_{k=1}^n {\dfrac{{{b_{k+1}}}}{{{b_k}}}}<n-2008$.
    标注
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      不等式
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      整形
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    答案
    解析
    欲证明结论$$\sum\limits_{k=1}^n {\dfrac{{{b_{k+1}}}}{{{b_k}}}}<n-2008 \Leftrightarrow \sum\limits_{k=1}^n {\left( {1-\dfrac{{{b_{k+1}}}}{{{b_k}}}} \right)}>2008,$$而\[\begin{split}
    1-\dfrac{{{b_{n+1}}}}{{{b_n}}} &=1-\dfrac{{\sqrt {\dfrac{1}{{{{\left( {n+1} \right)}^2}}}+1}-1}}{{\sqrt {\dfrac{1}{{{n^2}}}+1}-1}}\\
    &={n^2}\left( {\dfrac{1}{{{n^2}}}-\dfrac{1}{{{{\left( {n+1} \right)}^2}}}} \right)\dfrac{{\sqrt {\dfrac{1}{{{n^2}}}+1}+1}}{{\sqrt {\dfrac{1}{{{n^2}}}+1}+\sqrt {\dfrac{1}{{{{\left( {n+1} \right)}^2}}}+1} }}\\
    &>\dfrac{{2n+1}}{{2{{\left( {n+1} \right)}^2}}}= \dfrac{{2n+1}}{{2\left( {{n^2}+2n+1} \right)}}\\
    &>\dfrac{{2n}}{{2\left( {{n^2}+3n} \right)}}=\dfrac{1}{{n+3}},
    \end{split}\]由级数 $\displaystyle\sum\limits_{n=1}^\infty {\dfrac{1}{n}} $ 发散,容易知道存在 $N \in {\mathbb N^ * }$,使得当 $n>N$ 时,有$$\displaystyle\sum\limits_{k=1}^n {\dfrac{1}{{k+3}}}>2008,$$因此原命题得证.
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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