22. (本题 12分) 设数列
的前
项和为
,对一切
,点
都在函数
的图像上。
(Ⅰ)求数列
的通项公式;
(Ⅱ)将数列
依次按1项、2项、3项、4项循环地分为


分别计算各个括号内各数之和,设由这些和按原来括号的前后顺序构成的数列
,求
(Ⅲ)设
为数列
的前
项积,是否存在实数
,使得不等式
对一切
都成立?若存在,求出
的取值范围;若不存在,请说明理由。
解:(Ⅰ)(法一)猜想,数学归纳法证明;
----------------------------4分
(II)因为
,所以数列
依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(2),(4,6),(8,10,12),(14,16,18,20);(22),(24,26),(28,30,32),(34,36,38,40);(42),….每一次循环记为一组.由于每一个循环含有4个括号,故
是第25组中第4个括号内各数之和.由分组规律知,由各组第4个括号中所有第1个数组成的数列是等差数列,且公差为20.同理,由各组第4个括号中所有第2个数、所有第3个数、所有第4个数分别组成的数列也都是等差数列,且公差均为20.故各组第4个括号中各数之和构成等差数列,且公差为80.注意到第一组中第4个括号内各数之和是68,所以
=68+24+80=1988.又
=22,所以
=2010.-------------8分
(III)(理)因为
,故
,
所以
.
又
,
故
对一切
都成立,就是
对一切
都成立.--------------10分
设
,则只需
即可.
由于
,
所以
,故
是单调递减,于是
.
令
,即
,
解得
,或
.
综上所诉,使得所给不等式对一切
都成立的实数
存在,
的取值范围是
.-------------------------------------------------------12分
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