题目内容

(2013•崇明县二模)已知数列{an}是各项均不为0的等差数列,公差为d,Sn为其前n项和,且满足an2=S2n-1,n∈N*.数列{bn}满足bn=
1an•an+1
,n∈N*,Tn为数列{bn}的前n项和.
(1)求数列{an}的通项公式an和数列{bn}的前n项和Tn;
(2)若对任意的n∈N*,不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,求实数λ的取值范围;
(3)是否存在正整数m,n(1<m<n),使得T1,Tm,Tn成等比数列?若存在,求出所有m,n的值;若不存在,请说明理由.
分析:(1)由an2=S2n-1,n∈N*.分别令n=1和2,可分别求出数列的首项和公差,代入可得数列{an}的通项公式,由bn=
1
an•an+1
,n∈N*,可由裂项相消法得到数列{bn}的前n项和Tn;
(2)由(1)中Tn的表达式,然后分n为奇数和n为偶数两种情况,分别求出实数λ的取值范围,综合分类讨论结果,可得答案.
(3)由(1)中Tn的表达式,结合等比数列的性质,可构造关于m,n的方程,根据1<m<n及m,n均为整数,可得答案.
解答:解:(1)在an2=S2n-1中,令n=1,n=2,
得
a
2
1
=S1
a
2
2
=S3
,即
a
2
1
=
a
 
1
(a
 
1
+d)2=
3a
 
1
+3d
(2分)
解得a1=1,d=2,(3分)
∴an=2n-1.
∵bn=
1
an•an+1
=
1
(2n-1)•(2n+1)
=
1
2
(
1
(2n-1)
-
1
(2n+1)
),
∴Tn=
1
2
(1-
1
3
+
1
3
-
1
5
+…+
1
(2n-1)
-
1
(2n+1)
)=
n
2n+1
.(5分)
(2)①当n为偶数时,要使不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,即需不等式λ<
(n+8)(2n+1)
n
=2n+
8
n
+17恒成立.(6分)∵2n+
8
n
≥8,等号在n=2时取得.
∴此时λ需满足λ<25.(7分)
②当n为奇数时,要使不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,即需不等式λ<
(n-8)(2n+1)
n
=2n-
8
n
-15恒成立.(8分)
∵2n-
8
n
是随n的增大而增大,
∴n=1时,2n-
8
n
取得最小值-6.
∴此时λ需满足λ<-21.(9分)
综合①、②可得λ的取值范围是λ<-21.(10分)
(3)T1=
1
3
,Tm=
m
2m+1
,Tn=
n
2n+1
,
若T1,Tm,Tn成等比数列,则(
m
2m+1
)2=
1
3
(
n
2n+1
),
即
m2
4m2+4m+1
=
n
6n+3
.(11分)
由
m2
4m2+4m+1
=
n
6n+3
,可得
3
n
=
-2m2+4m+1
m2
>0,
即-2m2+4m+1>0,(12分)
∴1-
6
2
<m<1+
6
2
.(13分)
又m∈N,且m>1,所以m=2,此时n=12.
因此,当且仅当m=2,n=12时,数列 {Tn}中的T1,Tm,Tn成等比数列.(14分)
点评:本小题主要考查等差、等比数列的定义、通项、求和、对数的运算、直线方程与不等式等知识,考查化归、转化、方程的数学思想方法,以及抽象概括能力、运算求解能力、创新能力和综合应用能力
练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网