Question

對于數列{a_n}，如果存在一個數列{b_n}，使得對于任意的n∈N^*，都有a_n≥b_n，則把{b_n}叫做{a_n}的“基數列”．
（Ⅰ）設a_n=-n²，求證：數列{a_n}沒有等差基數列；
（Ⅱ）設a_n=n³-n²-2tn+t²，，（n∈N^*），且{b_n}是{a_n}的基數列，求t的取值范圍；
（Ⅲ）設a_n=1-e^-n，，（n∈N^*），求證{b_n}是{a_n}的基數列．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）假設數列{a_n}（a_n=-n²）存在等差基數列{b_n}，且b_n=kn+b，（k，b是實常數），則n²+kn+b≤0對于任意的n∈N^*均成立，與二次函數的圖象和性質相矛盾，{a_n}不存在等差基數列．
（Ⅱ）f（n）=a_n-b_n=，由{b_n}是{a_n}的基數列，知f（n）≥0任意的n∈N^*均成立，令 ，當△≤0時，題設成立，；當△＞0時，解得，
由此能求出t的取值范圍．
（Ⅲ）{b_n}是{a_n}的基數列?a_n≥b_n（n∈N^*）?1-e^-n≥?（n+1）（1-e^-n）≥n?n+1≤eⁿ，由此能夠進行證明．
解答：解：（Ⅰ）假設數列{a_n}（a_n=-n²）存在等差基數列{b_n}，
且b_n=kn+b，（k，b是實常數），
則-n²≥kn+b對于任意的n∈N^*均成立，
即n²+kn+b≤0對于任意的n∈N^*均成立，
與二次函數的圖象和性質相矛盾，
所以，假設不成立，
所以{a_n}不存在等差基數列．…（3分）
（Ⅱ）f（n）=a_n-b_n=，
∵{b_n}是{a_n}的基數列，
∴f（n）≥0任意的n∈N^*均成立，
令 
（1）當△≤0時，即：時，題設成立，
（2）當△＞0時，即：時，，
即二次函數f（n）的對稱軸在n=1的左端，
此時，題設成立的等價條件是f（1）≥0，
即：，
即，
解得或，
∴，
由（1）（2）可知，
t的取值范圍是． …（8分）
（Ⅲ）{b_n}是{a_n}的基數列?a_n≥b_n（n∈N^*）?1-e^-n≥?（n+1）（1-e^-n）≥n?n+1≤eⁿ．
下面用數學歸納法證明n+1≤eⁿ：
①n=1時，1+1=2≤e，成立；
②假設n=k時，不等式成立，即k+1≤e^k，
則n=k+1時，k+1+1≤e^k+1＜e^k+1，不等式也成立，
由①，②得n+1≤eⁿ．
∴{b_n}是{a_n}的基數列．
點評：本題考查數列與函數的綜合，考查運算求解能力，推理論證能力；考查函數與方程思想，化歸與轉化思想．綜合性強，是高考的重點，易錯點是數列的知識體系不牢固．解題時要注意數學歸納法和反證法的靈活運用．