问题 解答题
设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,Sn=nan-2n(n-1)(n=1,2,3,…).
(Ⅰ)求证:数列{an}为等差数列,并分别写出an和Sn关于n的表达式;
(Ⅱ)求
lim
n→∞
(
1
a1a2
+
1
a2a3
+…+
1
an-1an
)

(Ⅲ)是否存在自然数n,使得S1+
S2
2
+
S3
3
+…+
Sn
n
=400
?若存在,求n的值;若不存在,说明理由.
答案

(Ⅰ)当n≥2时,an=Sn-Sn-1=nan-(n-1)an-1-4(n-1),(2分)

得an-an-1=4(n=2,3,4,).(3分)

∴数列{an}是以a1=1为首项,4为公差的等差数列.(4分)

∴an=4n-3.(5分)Sn=

1
2
(a1+an)n=2n2-n.(6分)

(Ⅱ)

lim
n→∞
(
1
a1a2
+
1
a2a3
++
1
an-1an
)
=
lim
n→∞
(
1
1×5
+
1
5×9
+
1
9×13
++
1
(4n-7)(4n-3)
)

=

lim
n→∞
1
4
((
1
1
-
1
5
)+(
1
5
-
1
9
)+(
1
9
-
1
13
)++(
1
4n-7
-
1
4n-3
))(8分)

=

lim
n→∞
1
4
(1-
1
4n-3
)=
1
4
.(10分)

(Ⅲ)由Sn=2n2-n得:

Sn
n
=2n-1,(11分)

S1+

S2
2
+
S3
3
++
Sn
n
=1+3+5+7++(2n-1)=n2.(13分)

令n2=400,得n=20,所以,存在满足条件的自然数n=20.(14分)

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