题目内容
(2009•宝山区一模)已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,3an+1+4Sn=3(n为正整数).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记S=a1+a2+…+an+…,若对任意正整数n,kS<Sn恒成立,求k的取值范围?
(3)已知集合A={x|x2+a≤(a+1)x,a>0},若以a为首项,a为公比的等比数列前n项和记为Tn,问是否存在实数a使得对于任意的n∈N*,均有Tn∈A.若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)记S=a1+a2+…+an+…,若对任意正整数n,kS<Sn恒成立,求k的取值范围?
(3)已知集合A={x|x2+a≤(a+1)x,a>0},若以a为首项,a为公比的等比数列前n项和记为Tn,问是否存在实数a使得对于任意的n∈N*,均有Tn∈A.若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.
分析:(1)3an+1+4sn=3,3an+4sn-1=3,两式相减,得3an+1-3an+4(Sn-Sn-1)=0,由此能求出数列{an}是等比数列,即可求出数列{an}的通项公式.
(2)将k进行分离,然后讨论n的奇偶,根据数列的单调性可求函数的最值,由此能求出k的最大值.
(3)讨论a与1的大小,求出集合A,当a≥1时,T2=a+a2,T2∈A,可求出a,当0<a<1时求出Tn的范围,对任意的n∈N*,要使Tn∈A,建立关于a的不等关系,解之即可.
(2)将k进行分离,然后讨论n的奇偶,根据数列的单调性可求函数的最值,由此能求出k的最大值.
(3)讨论a与1的大小,求出集合A,当a≥1时,T2=a+a2,T2∈A,可求出a,当0<a<1时求出Tn的范围,对任意的n∈N*,要使Tn∈A,建立关于a的不等关系,解之即可.
解答:解:(1)由题意知,当n≥2时,
两式相减变形得:
=-
(n≥2)
又n=1时,a2=-
,于是
=-
…(1分)
故 {an}是以a1=1为首项,公比q=-
的等比数列∴an=
,(n∈N*)…(4分)
(2)由S=
=
得 k<
Sn=1-
=f(n)…(5分)
当n是偶数时,f(n)是n的增函数,于是f(n)min=f(2)=
,故k<
…(7分)
当n是奇数时,f(n)是n的减函数,因为
f(n)=1,故k≤1.…(9分)
综上所述,k的取值范围是(-∞,
)…(10分)
(3)①当a≥1时,A={x|1≤x≤a},T2=a+a2,若T2∈A,则1≤a+a2≤a.得
此不等式组的解集为空集.
即当a≥1时,不存在满足条件的实数a.…(13分)
②当0<a<1时,A={x|a≤x≤1}.
而Tn=a+a2+…+an=
(1-an)是关于n的增函数.
且
Tn=
,故Tn∈[a,
).…(15分)
因此对任意的n∈N*,要使Tn∈A,只需
解得0<a≤
.…(18分)
|
| an+1 |
| an |
| 1 |
| 3 |
又n=1时,a2=-
| 1 |
| 3 |
| a2 |
| a1 |
| 1 |
| 3 |
故 {an}是以a1=1为首项,公比q=-
| 1 |
| 3 |
| 1 |
| (-3)n-1 |
(2)由S=
| 1 | ||
1+
|
| 3 |
| 4 |
| 4 |
| 3 |
| 1 |
| (-3)n |
当n是偶数时,f(n)是n的增函数,于是f(n)min=f(2)=
| 8 |
| 9 |
| 8 |
| 9 |
当n是奇数时,f(n)是n的减函数,因为
| lim |
| n→∞ |
综上所述,k的取值范围是(-∞,
| 8 |
| 9 |
(3)①当a≥1时,A={x|1≤x≤a},T2=a+a2,若T2∈A,则1≤a+a2≤a.得
|
此不等式组的解集为空集.
即当a≥1时,不存在满足条件的实数a.…(13分)
②当0<a<1时,A={x|a≤x≤1}.
而Tn=a+a2+…+an=
| a |
| 1-a |
且
| lim |
| n→∞ |
| a |
| 1-a |
| a |
| 1-a |
因此对任意的n∈N*,要使Tn∈A,只需
|
| 1 |
| 2 |
点评:本题考查数列的递推式和数列性质的综合应用,解题时要认真审题,仔细解答,注意不等式和数列的综合应用,属于中档题.
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