已知数列{an}是各项均不为0的等差数列,公差为d,Sn为其前n项和,且满足a2n=S2n-1,n∈N*.数列{bn}满足bn=1an•an+1,Tn为数列{bn}的前n项和.(1)求数列{an}的通

题目简介

已知数列{an}是各项均不为0的等差数列,公差为d,Sn为其前n项和,且满足a2n=S2n-1,n∈N*.数列{bn}满足bn=1an•an+1,Tn为数列{bn}的前n项和.(1)求数列{an}的通

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已知数列{an}是各项均不为0的等差数列,公差为d,Sn为其前 n项和,且满足
a2n
=S2n-1
,n∈N*.数列{bn}满足bn=
1
anan+1
,Tn为数列{bn}的前n项和.
(1)求数列{an}的通项公式an和数列{bn}的前n项和Tn
(2)若对任意的n∈N*,不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,求实数λ的取值范围;
(3)是否存在正整数m,n(1<m<n),使得T1,Tm,Tn成等比数列?若存在,求出所有m,n的值;若不存在,请说明理由.
题型:解答题难度:中档来源:香洲区模拟

答案

(1)在
a2n
=S2n-1
中,令n=1,n=2,
a12=S1
a22=S3
,即
a12=a1
(a1+d)2=3a1+3d
        …(1分)
解得a1=1,d=2,∴an=2n-1
又∵an=2n-1时,Sn=n2满足
a2n
=S2n-1
,∴an=2n-1…(2分)
bn=class="stub"1
anan+1
=class="stub"1
2
(class="stub"1
2n-1
-class="stub"1
2n+1
)

∴Tn=class="stub"1
2
(1-class="stub"1
3
+class="stub"1
3
-class="stub"1
5
+…+class="stub"1
2n-1
-class="stub"1
2n+1
)=class="stub"n
2n+1
.   …(4分)
(2)①当n为偶数时,要使不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,即需不等式λ<
(n+8)(2n+1)
n
=2n+class="stub"8
n
+17
恒成立.    …(5分)
2n+class="stub"8
n
≥8,等号在n=2时取得.
∴此时λ 需满足λ<25.              …(6分)
②当n为奇数时,要使不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,即需不等式λ<
(n-8)(2n+1)
n
=2n-class="stub"8
n
-15
恒成立.      …(7分)
2n-class="stub"8
n
是随n的增大而增大,∴n=1时,2n-class="stub"8
n
取得最小值-6.
∴此时λ 需满足λ<-21.            …(8分)
综合①、②可得λ的取值范围是λ<-21. …(9分)
(3)T1=class="stub"1
3
, Tm=class="stub"m
2m+1
, Tn=class="stub"n
2n+1

若T1,Tm,Tn成等比数列,则(class="stub"m
2m+1
)2=class="stub"1
3
(class="stub"n
2n+1
)

m2
4m2+4m+1
=class="stub"n
6n+3
.                           …(10分)
m2
4m2+4m+1
=class="stub"n
6n+3
,可得class="stub"3
n
=
-2m2+4m+1
m2
>0
,即-2m2+4m+1>0,
1-
6
2
<m<1+
6
2
.                 …(11分)
又m∈N,且m>1,所以m=2,此时n=12…(12分)
因此,当且仅当m=2,n=12时,数列T1,Tm,Tn中的T1,Tm,Tn成等比数列.…(13分)

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