Question

已知数列{a_n}中，a₁=2，a₂=3，其前n项和S_n满足S_n+1+S_n-1=2S_n+1（n≥2，n∈N^*）．
（Ⅰ）求证：数列{a_n}为等差数列，并求{a_n}的通项公式；
（Ⅱ）设bn=2n•an，求数列{b_n}的前n项和T_n；
（Ⅲ）设cn=4n+(-1)n-1λ•2an（λ为非零整数，n∈N^*），试确定λ的值，使得对任意n∈N^*，有c_n+1＞c_n恒成立．

Answer 1

分析：（Ⅰ）利用数列递推式，变形可得（S_n+1-S_n）-（S_n-S_n-1）=1，由此可得结论；
（Ⅱ）利用错位相减法，可求数列{b_n}的前n项和T_n；
（Ⅲ）要使c_n+1＞c_n恒成立，则cn+1-cn=4n+1-4n+(-1)nλ•2n+2-(-1)n-1λ•2n+1＞0恒成立，分类讨论，分离参数，可得结论．

解答：（Ⅰ）证明：由已知，（S_n+1-S_n）-（S_n-S_n-1）=1（n≥2，n∈N^*），
即a_n+1-a_n=1（n≥2，n∈N^*），且a₂-a₁=1．
∴数列{a_n}是以a₁=2为首项，公差为1的等差数列，
∴a_n=n+1． …（4分）
（Ⅱ）解：由（Ⅰ）知bn=(n+1)•2n，设它的前n项和为T_n
∴T_n=2×2¹+3×2²+…+n×2^n-1+（n+1）×2ⁿ①
∴2T_n=2×2³+3×2³+…+（n+1）×2ⁿ⁺¹②
①-②可得：-T_n=2×2¹+2²+…+2ⁿ-（n+1）×2ⁿ⁺¹=-n×2ⁿ⁺¹
∴T_n=n×2ⁿ⁺¹；…（8分）
（Ⅲ）解：∵a_n=n+1，∴cn=4n+(-1)n-1λ•2n+1，
要使c_n+1＞c_n恒成立，则cn+1-cn=4n+1-4n+(-1)nλ•2n+2-(-1)n-1λ•2n+1＞0恒成立
∴3•4ⁿ-3λ•（-1）^n-12ⁿ⁺¹＞0恒成立，
∴（-1）^n-1λ＜2^n-1恒成立．
（ⅰ）当n为奇数时，即λ＜2^n-1恒成立，当且仅当n=1时，2^n-1有最小值为1，∴λ＜1．
（ⅱ）当n为偶数时，即λ＞-2^n-1恒成立，当且仅当n=2时，-2^n-1有最大值-2，∴λ＞-2．
即-2＜λ＜1，又λ为非零整数，则λ=-1．
综上所述，存在λ=-1，使得对任意n∈N^*，都有c_n+1＞c_n．…（14分）

点评：本题考查数列递推式，考查数列的通项与求和，考查恒成立问题，考查分类讨论的数学思想，考查学生分析解决问题的能力，属于中档题．