题目内容

设等比数列{an}的前n项和为Sn,等差数列bn的前n项和为Tn,已知Sn=2n+1-c+1(其中c为常数),b1=1,b2=c.
(1)求常数c的值及数列{an},bn的通项公式an和bn.
(2)设dn=
bn
an
,设数列dn的前n项和为Dn,若不等式m≤Dn<k对于任意的n∈N*恒成立,求实数m的最大值与整数k的最小值.
(3)试比较
1
T1
+
1
T2
+
1
T3
+…+
1
Tn
与2的大小关系,并给出证明.
分析:(1)由题设知,Sn-1=2n-c+1,an=Sn-Sn-1=2n(n≥2),所以a1=21=2;另一方面,当n=1时,a1=S1=22-c+1=5-c,所以c=3,
从而bn=2n-1.
(2)由dn=
2n-1
2n
,知Dn=d1+d2+d3+d4+…+dn-1+dnDn=
1
21
+
3
22
+
5
23
+
7
24
++
2n-3
2n-1
+
2n-1
2n
,再用错位相减法求出Dn=3-
2n+3
2n
.然后利用Dn是单调递增的,求实数m的最大值和整数k的最小值.
(3)由bn=2n-1得Tn=n2,
1
Tn
=
1
n2
<
1
n(n-1)
=
1
n-1
-
1
n
,所以由裂项求和法知
1
T1
+
1
T2
+
1
T3
++
1
Tn
<2.
解答:解:(1)由题可得当n≥2时,Sn-1=2n-c+1
从而an=Sn-Sn-1=2n(n≥2),
又由于{an}为等比数列,所以an=2n(n∈N*),
所以a1=21=2;另一方面,当n=1时,a1=S1=22-c+1=5-c
所以c=3,从而bn=2n-1

(2)由(1)得dn=
2n-1
2n

所以Dn=d1+d2+d3+d4++dn-1+dnDn=
1
21
+
3
22
+
5
23
+
7
24
++
2n-3
2n-1
+
2n-1
2n
①
从而
1
2
Dn=
1
22
+
3
23
+
5
24
+
7
25
++
2n-3
2n
+
2n-1
2n+1
②
①-②得
1
2
Dn=
1
21
+
2
22
+
2
23
+
2
24
++
2
2n
-
2n-1
2n+1

解得Dn=3-
2n+3
2n

由于Dn是单调递增的,且
2n+3
2n
>0
,所以D1≤Dn<3,即
1
2
≤Dn<3

所以实数m的最大值为
1
2
,整数k的最小值为3.

(3)由bn=2n-1可求得Tn=n2,
当n≥2时,
1
Tn
=
1
n2
<
1
n(n-1)
=
1
n-1
-
1
n

所以
1
T1
+
1
T2
+
1
T3
++
1
Tn
=1+(
1
1
-
1
2
)+(
1
2
-
1
3
)+(
1
3
-
1
4
)++(
1
n-1
-
1
n
)
=2-
1
n
<2

所以
1
T1
+
1
T2
+
1
T3
++
1
Tn
<2
点评:本题考查数列的性质和应用,解题时要认真审题,注意裂项求和法的运用.
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