题目内容

已知等差数列{an}满足a3=7,a5+a7=26.
(1)求{an}的通项公式;
(2)若m=
2an
2n+2
,数列{bn}满足关系式bn=
1,  n=1
bn-1+m,n≥2
,求证:数列{bn}的通项公式为bn=2n-1;
(3)设(2)中的数列{bn}的前n项和为Sn,对任意的正整数n,(1-n)•(Sn+n+2)+(n+p)•2n+1<2恒成立,求实数p的取值范围.
考点:数列与不等式的综合,等差数列的性质
专题:等差数列与等比数列,不等式的解法及应用
分析:(1)由等差数列有通项公式,得到首项与公差的方程组,得出首项与公差的值,得到通项公式;(2)已知数列的递推公式,由叠加法,得到数列的通项公式;(3)将数列求和得到前n项和后,将条件变形后,得到关于参数p的关系式,这是一个恒成立问题,通过最值的研究,得到本题结论.
解答: 解:(1)设等差数列an的公差为d,
由已知,有
a1+2d=7
2a1+10d=26
解得
a1=3
d=2

所以an=3+2(n-1)=2n+1,
即差数列an的通项公式为an=2n+1,n∈N*.
(2)因为m=
2an
2n+2
=
22n+1
2n+2
=2n-1
,
所以,当n≥2时,bn=bn-1+2n-1.
证法一(数学归纳法):
①当n=1时,b1=1,结论成立;
②假设当n=k时结论成立,即bk=2k-1,
那么当n=k+1时,bk+1=bk+2k=2k-1+2k=2k+1-1,
即n=k+1时,结论也成立. 
由①,②得,当n∈N*时,bn=2n-1成立.
证法二:当n≥2时,bn-bn-1=2n-1,
所以
b2-b1=2
b3-b2=22
…
bn-bn-1=2n-1

将这n-1个式子相加,得bn-b1=2+22+23+…+2n-1,
即bn=1+2+22+…+2n-1=
1-2n
1-2
=2n-1
.
当n=1时,b1=1也满足上式.
所以数列{bn}的通项公式为bn=2n-1.
(3)由(2)bn=2n-1,所以Sn=(2+22+23+…+2n)-n=2n+1-(n+2),
∴原不等式变为(1-n)2n+1+(n+p)•2n+1<2,即p•2n+1<2-2n+1,
∴p<
1
2n
-1
对任意n∈N*恒成立,
∵n为任意的正整数,
∴p≤-1.
∴m的取值范围是(-∞,-1].
点评:本题考查的是数列和不等式的知识,涉及到等差数列的通项公式、前n项和公式、叠加法求通项,以及不等关系式.本题有一定的思维量,运算量较大,属于难题.
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