问题 解答题
已知数列{an}的首项a1=a,Sn是数列{an}的前n项和,且满足:
S2n
=3n2an+
S2n-1
,an≠0,n≥2,n∈N*
(1)若数列{an}是等差数列,求a的值;
(2)确定a的取值集合M,使a∈M时,数列{an}是递增数列.
答案

(1)在

S2n
=3n2an+
S2n-1
中分别令n=2,n=3,及a1=a

得(a+a22=12a2+a2,(a+a2+a32=27a3+(a+a22

因为an≠0,所以a2=12-2a,a3=3+2a.                          …(2分)

因为数列{an}是等差数列,所以a1+a3=2a2

即2(12-2a)=a+3+2a,解得a=3.…(4分)

经检验a=3时,an=3n,Sn=

3n(n+1)
2
,Sn-1=
3n(n-1)
2

满足

S2n
=3n2an+
S2n-1

(2)由

S2n
=3n2an+
S2n-1
,得
S2n
-
S2n-1
=3n2an

即(Sn+Sn-1)(Sn-Sn-1)=3n2an

即(Sn+Sn-1)an=3n2an,因为an≠0,

所以Sn+Sn-1=3n2,(n≥2),①…(6分)

所以Sn+1+Sn=3(n+1)2,②

②-①,得an+1+an=6n+3,(n≥2).③…(8分)

所以an+2+an+1=6n+9,④

④-③,得an+2-an=6,(n≥2)

即数列a2,a4,a6,…,及数列a3,a5,a7,…都是公差为6的等差数列,…(10分)

因为a2=12-2a,a3=3+2a.

∴an=

a,n=1
3n+2a-6,n为奇数且n≥3
3n-2a+6,n为偶数
  …(12分)

要使数列{an}是递增数列,须有a1<a2,且当n为大于或等于3的奇数时,an<an+1

且当n为偶数时,an<an+1,即a<12-2a,

3n+2a-6<3(n+1)-2a+6(n为大于或等于3的奇数),

3n-2a+6<3(n+1)+2a-6(n为偶数),

解得

9
4
<a<
15
4

所以M=(

9
4
15
4
),当a∈M时,数列{an}是递增数列.              …(16分)

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