题目内容

公差大于0的等差数列{an}的前n项和为Sn,{an}的前三项分别加上1,1,3后顺次成为某个等比数列的连续三项,S5=25.
①求数列{an}的通项公式;
②令bn=t Sn(t>0),若对一切n∈N*,都有bn+12>2bnbn+2,求t的取值范围;
③是否存在各项都是正整数的无穷数列{cn},使cn+12>2cncn+2对一切n∈N*都成立,若存在,请写出数列{cn}的一个通项公式;若不存在,请说明理由.
考点:等差数列的性质
专题:等差数列与等比数列
分析:①根据等差数列和等比数列的通项公式建立条件关系,即可求数列{an}的通项公式;
②求出bn=t Sn(t>0)的通项公式,即可解决不等式bn+12>2bnbn+2;
③根据不等式的条件,即可得到结论.
解答: 解:(1)①设等差数列{an}的公差为d.
∵S5=25∴S5=
5(a1+a5)
2
=5a3=25
∴a3=5
∵{an}的前三项分别加上1,1,3后顺次成为某个等比数列的连续三项
∴(a2+1)2=(a1+1)(a3+3)即(a3-d+1)2=(a3-2d+1)(a3+3),
∴(6-d)2=8(6-2d)
解得:d=2或d=-6
∵d>0,
∴d=2∴an=5+2(n-3)=2n-1,n∈N*
②∵a1=1∴Sn=n2,
∴bn=tn2,
∴[t(n+1)2]2>2tn2•t(n+2)2,整理得:t2<
1
2

∵t>0∴0<t<
2
2

(2)假设存在各项都是正整数的无穷数列{cn},使
c
2
n+1
>2cncn+2
对一切n∈N*都成立,则
∴
cn+1
cn
>2×
cn+2
cn+1

∴
cn
cn-1
>2×
cn+1
cn
,…,
c2
c1
>2×
c3
c2
,将n-1个不等式叠乘得:
cn
c1
>2n-1×
cn+1
c2

∴
cn+1
cn
<
1
2n-1
×
c2
c1
(n≥2,n∈N*)                                   
若
c2
c1
<1
,则
1
2n-1
×
c2
c1
<1
,
∴当n∈N*时,
cn+1
cn
<1
,即cn+1<cn
∵cn∈N*∴cn+1-cn≤-1,令c1=M,
∴cM+2=(cM+2-cM+1)+(cM+1-cM)+(cM-cM-1)+…+(c2-c1)+c1≤-(M+1)+M=-1<0
与cM+2∈N*矛盾.                                                   
若
c2
c1
≥1
,取N为log2
c2
c1
+2
的整数部分,则当n≥N时,
c2
c1
×
1
2n-1
<1

∴当n≥N时,
cn+1
cn
<1
,即cn+1<cn
∵cn∈N*∴cn+1-cn≤-1,令cN=M,所以
cN+M+1=(cN+M+1-cN+M)+(cN+M-cN+M-1)+(cN+M-1-cN+M-2)+…+(cN+1-cN)+cN
          ≤-(M+1)+M=-1<0

与cN+M+1∈N*矛盾.
∴假设不成立,即不存在各项都是正整数的无穷数列{cn},使
c
2
n+1
>2cncn+2
对一切n∈N*都成立.
点评:本题主要考查等差数列和等比数列的应用,考查学生的运算能力,综合性较强,难度较大.
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