问题
解答题
已知正数数列{an}的前n项和为Sn,满足Sn2=a13+a23+…+an3. (I)求证:数列{an}为等差数列,并求出通项公式; (II)设bn=(1-
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答案
法一:
(Ⅰ)∵Sn2=a13+a23+…+an3,
∴Sn-12=a13+a23+…+an-13,
两式相减,得an3=Sn2-Sn-12=(Sn-Sn-1)(Sn+Sn-1)=an(Sn+Sn-1),
∵an>0,∴an2=Sn+Sn-1(n≥2),
∴an-1 2=Sn-1+Sn-2(n≥2),
两式相减,得an2-an-12 =Sn-Sn-2=an+an-1,
∴an-an-1=1(n>3),
∵S12=a12=a13,且a1>0,∴a1=1,
S22=(a1+a2)2=a13+a23,
∴(1+a2)2=1+a23,∴a23-a22-2a2=0,
由a2>0,得a2=2,
∴an-an-1=1,n≥2,
故数列{an}为等差数列,通项公式为an=n.
(Ⅱ)bn=(1-
)2-a(1-1 n
)=1 n
+1 n2
+1-a,a-2 n
令t=
,则bn=t2+(a-2)t+1-a,1 n
设g(t)=t2+(a-2)t+1-a,
当
>2-a 2
时,即a<3 4
时,g(t)在(0,1 2
]上为减函数,3 4
且g(
) >g(1),∴b1<b2<b3<…1 2
当
≤2-a 2
时,即a≥3 4
时,g(1 2
) ≤g(1),从而b2≤b1不合题意,1 2
∴实数a的取值范围a<
.1 2
法二:
(Ⅰ)同法一.
(Ⅱ)bn+1-bn=(
-1 n+1
)(1 n
+1 n+1
+a-2)>0,1 n
∴
+1 n+1
+a-2<0,1 n
即a<2-
-1 n+1
对任意n∈N*成立,1 n
∴实数a的取值范围a<
.1 2