问题 解答题
设数列{an}的前n项和为Sn,对一切n∈N*,点(n,
Sn
n
)都在函数f(x)=x+
an
2x
的图象上.
(1)求a1,a2,a3的值,猜想an的表达式,并证明你的猜想.
(2)设An为数列{
an-1
an
}的前n项积,是否存在实数a,使得不等式An
an+1
<f(a)-
an+3
2a
对一切n∈N*都成立?若存在,求出a的取值范围,若不存在,说明理由.
答案

(1)∵点(n,

Sn
n
)都在函数f(x)=x+
an
2x
的图象上,故
Sn
n
=n+
an
2n

∴Sn=n2+

1
2
an,令n=1得a1=1+
1
2
a1,∴a1=2

令n=2得a1+a2=4+

1
2
a2,∴a2=4

令n=3得a1+a2+a3=9+

1
2
a3,∴a3=6

由此猜想:an=2n(n∈N*),(2分)

下面用数字归纳法证明:

①当n=1时,由上面的求解知,猜想成立.(3分)

②假设n=k时猜想成立,即ak=2k成立,

那么,当n=k+1时,由条件知,Sk=k2+

1
2
ak,Sk+1=(k+1)2+
1
2
ak+1

两式相减,得ak+1=2k+1+

1
2
ak+1-
1
2
ak

∴ak+1=4k+2-ak=4k+2-2k=2(k+1)

即当n=k+1时,猜想成立.

根据①、②知,对一切n∈N*,an=2n成立.(6分)

(2)∵

an-1
an
=1-
1
an
,故An=(1-
1
a1
)(1-
1
a2
)(1-
1
an
),

∴An

an+1
=(1-
1
a1
)(1-
1
a2
)(1-
1
an
2n+1

又f(a)-

an+3
2a
=a+
an
2a
-
an+3
2a
=a-
3
2a

故An

an+1
<f(a)-
an+3
2a
对一切n∈N*都成立,就是

(1-

1
a1
)(1-
1
a2
)(1-
1
an
)•
2n+1
<a-
3
2a
对一切n∈N*都成立.(8分)

设g(n)=(1-

1
a1
)(1-
1
a2
)(1-
1
an
2n+1
,则只需g(n)max<a-
3
2a
即可.(9分)

由于

g(n+1)
g(n)
=(1-
1
an+1
)•
2n+3
2n+1
=
2n+1
2n+2
2n+3
2n+1

=

4n2+8n+3
4n2+8n+4
<1

∴g(n+1)<g(n),故g(n)是单调递减,

于是g(n)max=g(1)=

3
2
,(12分)

3
2
<a-
3
2a
(a-
3
)(2a+
3
)
a
>0解得-
3
2
<a<0或a>
3

综上所述,使得所给不等式对一切n∈N*都成立的实数a存在,且a的取值范围为(-

3
2
,0)∪(
3
,+∞).(14分)

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