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高中数学选择性必修 第二册(381题)


数列 \(\left\{ {{a_n}} \right\}\) 满足:\({a_1} + 2{a_2} + 3{a_3} + \cdots + n{a_n} = \)\(2 + (n - 1) \cdot {2^{n + 1}}\)\(n \in {{\mathbf{N}}^*}\)


设 \({b_n} = \frac{{{a_n}}}{{\left( {{a_n} - 1} \right)\left( {{a_{n + 1}} - 1} \right)}}\) ,\({T_n}\) 为数列 \(\left\{ {{b_n}} \right\}\) 的前 \(n\)项和,若 \({T_n} < {m^2} - 3\) 恒成立,求实数\(m\)的取值范围.




知识点:第四章 数列


参考答案:解:由(1)知,\({b_n} = \frac{{{2^n}}}{{\left( {{2^n} - 1} \right)\left( {{2^{n + 1}} - 1} \right)}} = \frac{1}{{{2^n} - 1}} - \frac{1}{{{2^{n + 1}} - 1}}\),故 \({T_n} = \left( {\frac{1}{{{2^1} - 1}} - \frac{1}{{{2^2} - 1}}} \right)\)\( + \left( {\frac{1}{{{2^2} - 1}} - \frac{1}{{{2^3} - 1}}} \right) + \)\( \cdots + \left( {\frac{1}{{{2^n} - 1}} - \frac{1}{{{2^{n + 1}} - 1}}} \right)\)\( = 1 - \frac{1}{{{2^{n + 1}} - 1}}\),于是,\({T_n} < {m^2} - 3 \Leftrightarrow \)\(1 - \frac{1}{{{2^{n + 1}} - 1}} < {m^2} - 3\)因为 \(1 - \frac{1}{{{2^{n + 1}} - 1}}\) 随 \(n\) 的增大而增大,所以 \({m^2} - 3 \geqslant 1\),解得 \(m \leqslant - 2\) 或 \(m \geqslant 2\)所以实数 \(m\) 的取值范围是 \(m \leqslant - 2\) 或 \(m \geqslant 2\).

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