题目内容
【题目】已知数列
和
满足:
,
,
,且对一切
,均有
.
(1)求证:数列
为等差数列,并求数列
的通项公式;
(2)若
,求数列
的前n项和
;
(3)设
(
),记数列
的前n项和为
,问:是否存在正整数
,对一切
,均有
恒成立.若存在,求出所有正整数
的值;若不存在,请说明理由.
【答案】(1)证明见解析;
(2)
(3)存在,2或3
【解析】
(1)原式两边同时除以
再根据等差数列定义证明即可.
(2)代入(1)中求得的数列
的通项公式,再利用数列前
项积与通项的方法求解即可.
(3)根据(2)中的方法求得
关于
的解析式,再将
代入
,再根据正整数
,分情况讨论
的取值,将
的关系式看成函数进行单调性的分析即可.
(1)证明:由
,
,两边除以
,得
,即
,
所以,数列
为等差数列
,所以,![]()
(2)当
时,由(1)
,
当
时有
,
当
时有
,
,两式相除有
.
当
时,
也成立.故
,
![]()
(3)由题
,同(2)有
.
又![]()
因为对一切
,均有
恒成立,
所以当
时,
.
若
,则
,
,故
,故不成立.
若
,
,
故
,
,
,
,
.
且当
时,
.
.故成立.
若
,则
,故
,
,
,
.
又当
时,
,故
,故成立.
若
,则
,![]()
令
,
.
故
在
上是增函数,又
.所以
.
故
,故不成立.
综上所述,
的取值为2或3;
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