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(2012•蓝山县模拟)某企业的产品以往专销欧美市场,在全球金融风暴的影响下,欧美市场的销量受到严重影响,该企业在政府的大力扶助下积极开拓国内市场,并基本形成了市场规模;自2009年9月以来的第n个月(2009年9月为第一个月)产品的内销量、出口量和销售总量(销售总量=内销量与出口量的和)分别为bn、cn和an(单位:万件),依据销售统计数据发现形成如下营销趋势:bn+1=aan
cn+1=an+b an2 (其中a、b为常数),已知a1=1万件,a2=1.5万件,a3=1.875万件.
(1)求a,b的值,并写出an+1与an满足的关系式;
(2)试用你所学的数学知识论证销售总量an逐月递增且控制在2万件内;
(3)试求从2009年9月份以来的第n个月的销售总量an关于n的表达式.
分析:(1)依题意:an+1=bn+1+cn+1=aan+an+ban2,将n取1,2,构建方程组,即可求得a,b的值,从而可得an+1与an满足的关系式;
(2)证法(Ⅰ)先证明an+1=2an-
1
2
an2=-
1
2
(an-2)2+2<2,于是an<2,再用作差法证明an+1>an,从而可得结论;
方法(Ⅱ)用数学归纳法证明,关键是假设n=k时,ak<ak+1<2成立,利用函数f (x)=-
1
2
x2+2x=-
1
2
(x-2)2+2在[0,2]上为增函数,可证得ak+1<ak+2<2成立;
(3)由an+1=2an-
1
2
an2,可得{lg (2-an+1)-lg2}为等比数列,公比为2,首项为-lg 2,从而可得结论.
解答:解:(1)依题意:an+1=bn+1+cn+1=aan+an+ban2
∴a2=aa1+a1+ba12,∴a+1+b=
3
2
…①
又a3=aa2+a2+ba22,∴
3
2
a+
3
2
+b(
3
2
2=
15
8
…②
解①②得a=1,b=-
1
2

从而an+1=2an-
1
2
an2(n∈N*)…(4分)
(2)证法(Ⅰ)由于an+1=2an-
1
2
an2=-
1
2
(an-2)2+2≤2.
但an+1≠2,否则可推得a 1=a 2=2与a 1=1,a2=1.5矛盾.故an+1<2  于是an<2
又an+1-an=-
1
2
an2+2an-an=-
1
2
an (an-2)>0,
所以an+1>an 从而an<an+1<2             (9分)
证法(Ⅱ)由数学归纳法
(i)当n=1时,a1=1,a2=1.5,显然a1<a2<2成立
(ii)假设n=k时,ak<ak+1<2成立.
由于函数f (x)=-
1
2
x2+2x=-
1
2
(x-2)2+2在[0,2]上为增函数,
则f (ak)<f (ak+1)<f (2)即
1
2
ak (4-ak)<
1
2
ak+1(4-ak+1)<
1
2
×2×(4-2)
即 ak+1<ak+2<2成立. 综上可得n∈N*有an<an+1<2 (9分)
(3)由an+1=2an-
1
2
an2得2 (an+1-2)=-(an-2)2  
即(2-an+1)=
1
2
(2-an2
又由(2)an<an+1<2,可知2-an+1>0,2-an>0
则lg (2-an+1)=2lg (2-an)-lg 2
∴lg (2-an+1)-lg2=2[lg (2-an)-lg2]
即{lg (2-an+1)-lg2}为等比数列,公比为2,首项为lg (2-a1)-lg 2=-lg 2
故lg (2-an)-lg 2=(-lg 2)•2n-1
∴an=2-2(
1
2
)2n-1
(n∈N*)为所求 (13分).
点评:本题考查数列的关系式,数学归纳法的应用,数列的函数特征,函数的单调性的应用,数列通项公式的求法,考查转化思想,逻辑推理能力.
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