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-
1
an
2-a(1-
1
an
),若bn+1>bn对任意n∈N*恒成立,求实数a的取值范围.
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+a22=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-

1
n
)2-a(1-
1
n
)=
1
n2
+
a-2
n
+1-a

t=

1
n
,则bn=t2+(a-2)t+1-a

设g(t)=t2+(a-2)t+1-a,

2-a
2
3
4
时,即a<
1
2
时,g(t)在(0,
3
4
]上为减函数,

g(

1
2
) >g(1),∴b1<b2<b3<…

2-a
2
3
4
时,即a≥
1
2
时,g(
1
2
) ≤g(1)
,从而b2≤b1不合题意,

∴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
+
1
n
+a-2)>0,

1
n+1
+
1
n
+a-2<0,

a<2-

1
n+1
-
1
n
对任意n∈N*成立,

∴实数a的取值范围a<

1
2

单项选择题
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