Question

已知二項式展開式中不含x的項為-160；設(shè)，定義，其中n∈N^*．
（Ⅰ）求m的值；
（Ⅱ）求數(shù)列{a_n}的通項公式；
（Ⅲ）若，其中n∈N^*，試比較9T_2n與Q_n的大小，并說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）二項式展開式中不含x的項為-160，寫出通項公式，令x的系數(shù)為0，求出m．
（2）f_n+1（x）=f₁[f_n（x）]是一種遞推關(guān)系，故求數(shù)列{a_n}的通項公式可通過探求a_n+1和a_n之間的關(guān)系求解．
（3）由（2）可知數(shù)列{a_n}是等比數(shù)列，故求T_2n要采用錯位相減法，求出后，
要與Qn比較大小，可先取n=1，2，3時觀察結(jié)果，猜測結(jié)論，再用數(shù)學(xué)歸納法證明．
解答：解：（Ⅰ），因6-2r=0，得r=3；C₆³（-m）³=-160得m=2．
（Ⅱ），∵
∵，，∴，
則數(shù)列{a_n}是以為首項，-為公比的等比數(shù)列．∴，
（Ⅲ）

兩式相減得：，
又∵，
比較9T_2n與Q_n的大小，就是比較4ⁿ與（2n+1）²的大小：
當(dāng)n=1時，4¹=4，（2×1+1）²=9，即4ⁿ＜（2n+1）²
當(dāng)n=2時，4²=16，（2×2+1）²=25，即4ⁿ＜（2n+1）²
當(dāng)n=3時，4³=64，（2×3+1）²=49，即4ⁿ＞（2n+1）²
猜測當(dāng)n≥3時，有4ⁿ＞（2n+1）²
下面用數(shù)學(xué)歸納法證明：（1）當(dāng)n=3時顯然成立；
（2）設(shè)當(dāng)n=k時猜想成立，即4^k＞（2k+1）²，
那么當(dāng)n=k+1時，4^k+1=4^k•4＞4•（2k+1）²，
又∵4•（2k+1）²-[2（k+1）+1]²=（6k+5）（2k-1）＞0（k≥3），∴4^k+1＞[2（k+1）+1]²，
所以當(dāng)n=k+1時猜想也成立．
綜上所述：對于一切大于3的正整數(shù)都有4ⁿ＜（2n+1）²．
所以，當(dāng)n=1、2時9S_2n＜Q_n，當(dāng)n≥3時，9S_2n＞Q_n．
點評：數(shù)列綜合題和立體幾何以及解析幾何大題，每年出現(xiàn)，年年有變化．因此，對數(shù)列綜合題應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)探究，思考數(shù)列可能與哪些分支的知識綜合考查．不過，數(shù)列與不等式的綜合，是一種比較常見的題型，不可忽視．尤其數(shù)列不等式采用分類和數(shù)學(xué)歸納法等工具來處理的新題不可小視．