题目内容

已知数列{an},{bn}满足an=(
1
2
) bn
(1)若数列{bn}是等差数列,求证{an}是等比数列;
(2)若数列{an}的前n项和为Sn=1-(
1
2
)n
①设对于任意的正整数n,恒有
1
an
>λ(1+
1
2b1-1
)(1+
1
2b2-1
)(1+
1
2b3-1
)…(1+
1
2bn-1
)成立,试求实数λ的取值范围.
②若数列{cn}满足cn=
2
bn+1,问数列{cn}中是否存在不同的三项成等比数列?如果存在,请求出这三项;如果不存在,请说明理由.
考点:等差数列与等比数列的综合
专题:综合题,等差数列与等比数列
分析:(1)数列{bn}是等差数列,设公差为d,则bn+1-bn=d对n∈N*恒成立,结合an=(
1
2
)bn
,即可证明{an}是等比数列;
(2)①先确定数列{an}的通项公式是an=(
1
2
)n
,可得bn=n,不等式
1
an
>λ(1+
1
2b1-1
)(1+
1
2b2-1
)(1+
1
2b3-1
)…(1+
1
2bn-1
)
,分离参数,利用求最值的方法,即可求实数λ的取值范围;②利用反证法可以得出结论.
解答: (1)证明:数列{bn}是等差数列,设公差为d,则bn+1-bn=d对n∈N*恒成立,
由于an=(
1
2
)bn

所以
an+1
an
=(
1
2
)bn+1-bn=(
1
2
)d
是定值,
从而数列{an}是等比数列.  …(3分)
(2)①解:当n=1时,a1=
1
2
,
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(
1
2
)n
,n=1也适合此式,即数列{an}的通项公式是an=(
1
2
)n
.         …(5分)
所以,bn=n…(6分)
不等式
1
an
>λ(1+
1
2b1-1
)(1+
1
2b2-1
)(1+
1
2b3-1
)…(1+
1
2bn-1
)

可化为λ<2n×
1×3×5×…×(2n-1)
2×4×6×…×2n
…(8分)
令f(n)=2n×
1×3×5×…×(2n-1)
2×4×6×…×2n
(n∈N*),则λ<f(n)min…(9分)
又
f(n+1)
f(n)
=…=2×
2n+1
2n+2
=
2n+1
n+1
>1
恒成立,
所以,f(n)单调增                  …(10分)
所以,f(n)min=f(1)=1,
所以,所求实数λ的取值范围为λ<1…(11分)
②cn=
2
n+1

假设存在不同的三项cm,cn,ct成等比数列,
由于{cn}是单调增数列,不妨设m<n<t,则cn2=cmct,…(12分)
∴(
2
n+1)2=(
2
m+1)(
2
t+1)

化简得
2
(m+t-2n)=2n2-2mt
,…(13分)
由于
2
是无理数,m+t-2n,2n2-2mt均为整数,
因此
m+t-2n=0
2n2-2mt=0
…(14分)
消去n,得m2-2mt+t2=0,即(m-t)2=0
所以,m=t,与m<n<t矛盾                     …(15分)
故不存在不同的三项成等比数列,…(16分)
点评:本题解决等差数列与等比数列的综合,考查数列的通项,考查恒成立问题,利用函数的最值是解题的关键.
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