20.设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1,an,Sn成等差数列,且a5=S4+2,n∈N*. (Ⅰ)求数列{an}的通项公式; (Ⅱ)记bn=
,n∈N*,证明:b1+b2+…+bn≤﹣
,n∈N*.
【分析】(Ⅰ)由等差数列的中项性质和数列的递推式,结合等比数列的定义和通项公式、求和公式,解方程可得首项和公比,进而得到所求通项公式; (Ⅱ)求得bn=
,当n≥2时,bn=
<
=
=(﹣),由数列的裂项相消求和可得n≥2不等式成立,
检验n=1时,等号也成立,即可得证.
解:(Ⅰ)a1,an,Sn成等差数列,可得2an=a1+Sn,
当n≥2时,2an﹣1=a1+Sn﹣1,两式相减可得2an﹣2an﹣1=Sn﹣Sn﹣1=an, 即an=2an﹣1,可得{an}为公比为2的等比数列,则Sn=由a5=S4+2,可得a1?24=a1(24﹣1)+2, 解得a1=2,则an=2n,n∈N*; (Ⅱ)证明:bn=
=
,当n≥2时,bn=
<
=
=a1(2n﹣1),
=(﹣),
则b1+b2+…+bn<+(1﹣+﹣+…+当n=1时,﹣
﹣)=﹣,
==a1,则等号取得,
则b1+b2+…+bn≤﹣,n∈N*.
21.如图,设点F是抛物线C:x2=2y的焦点,直线l与抛物线C相切于点P(点P位于第一象限),并与抛物线C的准线相交于点A.过点P且与直线l垂直的直线l1交抛物线C于另一点B,交y轴于点Q,连结AB.
(Ⅰ)证明:△FPQ为等腰三角形; (Ⅱ)求△PAB面积的最小值.
【分析】(1)先求P处的切点方程,再根据垂直关系求垂线方程,得到点Q坐标,由抛物线定义得|FQ|=|FP|,
(2)先求AB坐标,再求|PA|,|PB|的表达式,利用直角三角形得到面积的函数关系,再求最大值.【解答】解(1)设P(x0,
)且x0>0,
因为直线l与抛物线C相切,求导得y'=x,即k=x0, 所以直线l的方程为y=x0x﹣直线l1的方程为y﹣
=
,
,即Q(0,
+1﹣=
+,
+1),
因为F(0,),则|FQ|=而|FP|=
=
+,
所以|FQ|=|FP|, 即△FPQ为等腰三角形,
(2)抛物线C的准线为y=﹣, 得A(
,﹣),
所以|PA|==,
联立方程组y﹣得因为即B(
=
,
,则,
和x2=2y,
, ),
所以|PB|==,
得△PAB面积为S=|PA|?|PB|=所以△PAB面积最小值为4. 22.已知函数f(x)=lnx+
=≥4,当且仅当x0=1时取等号,
﹣
,g(x)=﹣2ab?ex1+b(x+1)lnx﹣2a+2b+2,其中a∈R,且a>0.
(Ⅰ)求f(x)在x∈(0,1]上的最大值;
(Ⅱ)若g(x)≤0对任意的b∈[a,+∞)及x∈(0,1]恒成立,求实数a的取值范围.注:e是自然对数的底数.
【分析】(Ⅰ)根据函数导数与单调性关系求最值;
(Ⅱ)先利用特值探路方法得到必要条件,再证明它的充分性,在证明过程中,先看成关于b的函数,再看成关于a的函数,最后变为关于x的函数加以解决. 解:(Ⅰ)
∴f(x)在(0,1]上为增函数, ∴f(x)max=f(1)=2;
(Ⅱ)由题意,首先由g(1)=﹣2ab﹣2a+2b+2=2(1﹣a)(b+1)≤0得a≥1, ∴a≥1是g(x)≤0的必要条件, 下面证明a≥1是充分条件, 由已知b≥a>0,又由(Ⅰ)得∴b(x+1)lnx≤2bx﹣2b,
故g(x)=﹣2abex﹣1+b(x+1)lnx﹣2a+2b+2≤﹣2abex﹣1+2bx﹣2a+2,
又ex﹣1≥x,故g(x)≤﹣2abex﹣1+2bx﹣2a+2≤﹣2abx+2bx﹣2a+2=2(1﹣a)(bx+1), ∵a≥1,b≥0,x∈(0,1],
,即(x+1)lnx≤2x﹣2,
,
∴g(x)≤0,
∴a≥1是g(x)≤0的充分条件. 综上,实数a的取值范围为[1,+∞).
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