题目内容
设对于任意的实数x,y,函数,
满足
, 且f(0)=3,g(x+y)=g(x)+
2y,g(5)=13,n∈N*。
(Ⅰ)求数列和
的通项公式;
(Ⅱ)设,求数列
的前n项和Sn;
(Ⅲ)设F(n)=Sn-3n,存在整数m和M,使得对任意正整数n不等式m<F(n)<M恒成立,求M-m的最小值。
解:(Ⅰ)取x=n,得
,
取x=0,得
,
故数列
是首项是1,公比为
的等比数列,所以f(n)=(
) n-1。
取x=n,y=1得
,即
,
故数列
是公差为2 的等差数列,
又
,
所以
。
(Ⅱ)
,
∴
,
,
两式相减,得
,
∴
。
(Ⅲ)
,
∴
,
所以F(n) 是增函数,那么F(n)min=F(1)=1,
由于
,则
,
由于
,则
,
所以
,
因此当 m<1且
时,
恒成立,
所以存在正数m=0,-1,-2 ,…,M=3,4,5…
使得对任意的正整数n,不等式
恒成立,此时(M-m)min=3。

取x=0,得

故数列



取x=n,y=1得



又

所以

(Ⅱ)

∴


两式相减,得

∴

(Ⅲ)

∴

所以F(n)


由于


所以

因此当


所以存在正数m=0,-1,-2
使得对任意的正整数n,不等式


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