Question

2．已知數(shù)列{a_n}滿足：a₁=$\frac{1}{2}$，a_n+1=$\frac{1}{2-{a}_{n}}$，且a_n+b_n=1．
（1）求a₂，a₃，a₄；
（2）求數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式；
（3）數(shù)列{a_n}的前n項(xiàng)和S_n=b₁b₂+b₂b₃+…+b_nb_n+1，證明：S_n＜$\frac{1}{2}$．

Answer 1

分析 （1）利用已知遞推式，依次代入即可．
（2）構(gòu)造數(shù)列{$\frac{1}{{a}_{n}-1}$}，證明數(shù)列{$\frac{1}{{a}_{n}-1}$}是等差數(shù)列即可得到結(jié)論．
（3）利用“裂項(xiàng)求和”即可得出．

解答 解：（1）∵a₁=$\frac{1}{2}$，a_n+1=$\frac{1}{2-{a}_{n}}$，
∴a₂=$\frac{1}{2-\frac{1}{2}}=\frac{1}{\frac{3}{2}}$=$\frac{2}{3}$，a₃=$\frac{1}{2-\frac{2}{3}}=\frac{1}{\frac{4}{3}}$=$\frac{3}{4}$，a₄=$\frac{1}{2-\frac{3}{4}}=\frac{1}{\frac{5}{4}}$=$\frac{4}{5}$．
（2）∵a_n+1=$\frac{1}{2-{a}_{n}}$（n∈N^*），
∴$\frac{1}{{a}_{n+1}-1}-\frac{1}{{a}_{n}-1}$=$\frac{1}{\frac{1}{2-{a}_{n}}-1}-\frac{1}{{a}_{n}-1}$=$\frac{2-{a}_{n}}{{a}_{n}-1}-\frac{1}{{a}_{n}-1}$=-1，
又$\frac{1}{{a}_{1}-1}=\frac{1}{\frac{1}{2}-1}=\frac{1}{-\frac{1}{2}}=-2$，
∴數(shù)列{$\frac{1}{{a}_{n}-1}$}是首項(xiàng)為-2，公差為-1的等差數(shù)列．
∴$\frac{1}{{a}_{n}-1}$=-2-（n-1）=-n-1，
則a_n-1=-$\frac{1}{n+1}$，
則a_n=1-$\frac{1}{n+1}$=$\frac{n}{n+1}$，（n∈N^*）．
（3）（Ⅱ）∵b_n+a_n=l（n∈N^*），
∴b_n=1-a_n=$\frac{1}{n+1}$，
∴b_nb_n+1=$\frac{1}{n+1}$•$\frac{1}{n+2}$=$\frac{1}{n+1}$-$\frac{1}{n+2}$，
∴S=b₁b₂+b₂b₃+…+b_nb_n+1=（$\frac{1}{2}$$-\frac{1}{3}$）+（$\frac{1}{3}-\frac{1}{4}$）+$（\frac{1}{4}-\frac{1}{5}）+（\frac{1}{5}-\frac{1}{6}）$+…+（$\frac{1}{n+1}$-$\frac{1}{n+2}$）=$\frac{1}{2}$-$\frac{1}{n+2}$＜$\frac{1}{2}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了遞推式的意義、等差數(shù)列的定義及其通項(xiàng)公式、“裂項(xiàng)求和”和“作差法”等基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能方法，考查了推理能力和計(jì)算能力，屬于難題．