题目内容

6.数列{an}满足:a1=1,a2=2,an+2=$\frac{{a}_{n}+{a}_{n+1}}{2}$(n∈N*).设bn=an+1-an,
(1)求数列{bn}的通项公式;
(2)求最小正整数N的值,使n>N时,|an-$\frac{5}{3}$|<$\frac{2}{9n}$恒成立;
(3)数列{cn}满足${c_n}=\frac{3}{2}|{{a_n}-\frac{5}{3}}|$,cn的前n项和为Tn,是否存在正整数m、n,使得$\frac{{T}_{n+1}-m}{{T}_{n}-m}$>cm+2成立?若存在,求出所有符合条件的有序实数对(m,n);若不存在,说明理由.

分析 (1)bn=an+1-an=$\frac{{a}_{n}+{a}_{n+1}}{2}$-an+1=$\frac{{a}_{n}+{a}_{n+1}}{2}$=-$\frac{1}{2}$bn,b1=1,利用等比数列的通项公式可得bn.,
(2)由(1)知,an+1-an=(-$\frac{1}{2}$)n-1,利用“累加求和”方法与等比数列的求和公式可得an.再利用数列的单调性即可得出.
(3)${c_n}=\frac{3}{2}|{{a_n}-\frac{5}{3}}|$=($\frac{1}{2}$)n-1,可得Tn═2-$(\frac{1}{2})^{n-1}$,因此$\frac{{T}_{n+1}-m}{{T}_{n}-m}$>cm+2,即$\frac{2-(\frac{1}{2})^{n}-m}{2-(\frac{1}{2})^{n-1}-m}$>$(\frac{1}{2})^{m+1}$.对m,n分类讨论即可得出.

解答 解:(1)bn=an+1-an=$\frac{{a}_{n}+{a}_{n+1}}{2}$-an+1=$\frac{{a}_{n}+{a}_{n+1}}{2}$=-$\frac{1}{2}$bn,b1=1
∴{bn}得公比为-$\frac{1}{2}$,首项为1的等比数列,{bn}的通项公式是bn=(-$\frac{1}{2}$)n-1,
(2)由(1)知,an+1-an=(-$\frac{1}{2}$)n-1,
当n>1时,an=a1+(a2-a1)+(a3-a2)+…+(an-an-1)
=1+1+(-$\frac{1}{2}$)+(-$\frac{1}{2}$)2+…+(-$\frac{1}{2}$)n-2
=$\frac{5}{3}$-$\frac{2}{3}$•(-$\frac{1}{2}$)n-1,
又a1=1=$\frac{5}{3}$-$\frac{2}{3}$,
∴数列{an}的通项公式是an=$\frac{5}{3}$-$\frac{2}{3}$•(-$\frac{1}{2}$)n-1,
∴|an-$\frac{5}{3}$|=$\frac{1}{3}$•($\frac{1}{2}$)n-2,
∴|an-$\frac{5}{3}$|<$\frac{2}{9n}$等价于3n•($\frac{1}{2}$)n-1<1
记Dn=3n•($\frac{1}{2}$)n-1,
∵$\frac{{D}_{n+1}}{{D}_{n}}$=$\frac{n+1}{2n}$,
∴D1=D2且n>1时,Dn>Dn+1,
计算可得D4>1,D5<1,
所以最小正整数N的值是4,
(3)${c_n}=\frac{3}{2}|{{a_n}-\frac{5}{3}}|$=($\frac{1}{2}$)n-1,
∴Tn═$\frac{1-\frac{1}{{2}^{n}}}{1-\frac{1}{2}}$=2-$(\frac{1}{2})^{n-1}$,
∵$\frac{{T}_{n+1}-m}{{T}_{n}-m}$>cm+2,
∴$\frac{2-(\frac{1}{2})^{n}-m}{2-(\frac{1}{2})^{n-1}-m}$>$(\frac{1}{2})^{m+1}$.
①m=1时,可得:$\frac{1-(\frac{1}{2})^{n}}{1-(\frac{1}{2})^{n-1}}$>$\frac{1}{4}$,即$3>(\frac{1}{2})^{n-1}$,n≠1,因此n≥2时恒成立.
②m=2时,不等式化为:$\frac{1}{2}>$$\frac{1}{8}$,n∈N*时恒成立..
③m≥3时,化为:$\frac{m-2+(\frac{1}{2})^{n}}{m-2+(\frac{1}{2})^{n-1}}$>$(\frac{1}{2})^{m+1}$.对于?n∈N*恒成立.

点评 本题考查了等比数列的通项公式与求和公式、数列递推关系、数列的单调性、不等式的解法与性质,考查了推理能力与计算能力,属于难题.

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