问题 解答题
设数列{an}的各项都为正数,其前n项和为Sn,已知对任意n∈N*,Sn
1
2
an2和an的等差中项
(Ⅰ)证明:数列为等差数列,并求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)证明:
1
2
1
S1
+
1
S2
+…+
1
Sn
<1

(Ⅲ)设集合M={m|m=2k,k∈Z,且1000≤k<1500},若存在m∈M,使对满足n>m的一切正整数n,不等式2Sn-4200>
a2n
2
恒成立,试问:这样的正整数m共有多少个.
答案

(Ⅰ)证明:由已知,4Sn=

a2n
+2an,且an>0. …(1分)

当n=1时,4a1=

a21
+2a1,解得a1=2.    …(2分)

当n≥2时,有4Sn-1=

a2n-1
+2an-1

于是4Sn-4Sn-1=

a2n
-
a2n-1
+2an-2an-1,即4an=
a2n
-
a2n-1
+2an-2an-1

于是

a2n
-
a2n-1
=2an+2an-1,即(an+an-1)(an-an-1)=2(an+an-1).

因为an+an-1>0,所以an-an-1=2(n≥2).

故数列{an}是首项为2,公差为2的等差数列,且an=2n.…(4分)

(Ⅱ)证明:因为an=2n,则

1
Sn
=
1
n(n+1)
=
1
n
-
1
n+1
,…(5分)

所以

1
S1
+
1
S2
+…+
1
Sn
=(1-
1
2
)+(
1
2
-
1
3
)+…+(
1
n
-
1
n+1
)=1-
1
n+1
<1
.…(7分)

因为1-

1
n+1
随着n的增大而增大,所以当n=1时取最小值
1
2

故原不等式成立.                                           …(10分)

(Ⅲ)由2Sn-4200>

a2n
2
,得2n(n+1)-4200>2n2,所以n>2100.  …(12分)

由题设,M={2000,2002,…,2008,2010,2012,…,2998}.

因为m∈M,所以m=2100,2102,…,2998均满足条件,且这些数组成首项为2100,公差为2的等差数列.

设这个等差数列共有k项,则2100+2(k-1)=2998,解得k=450.

故集合M中满足条件的正整数m共有450个.                  …(16分)

单项选择题
多项选择题