问题 解答题
已知数列{an}是首项a1=
1
33
,公比q=
1
33
的等比数列,设bn+15log3an=t,常数t∈N*,数列{cn}满足cn=anbn
(1)求证:{bn}是等差数列;
(2)若{cn}是递减数列,求t的最小值;
(3)是否存在正整数k,使ck,ck+1,ck+2重新排列后成等比数列?若存在,求k,t的值;若不存在,说明理由.
答案

(1)由题意知,an=(

1
33
)n,(1分)

因为bn+1-bn=-15log3(

an+1
an
)=5,b1=-15log3a1+t=t+5

∴数列bn是首项为b1=t+5,公差d=5的等差数列.(4分)

(2)由(1)知,bn=5n+t,cn=(5n+t)(

1
33
)ncn+1-cn=(
5n+5+t
33
-5n-t)(
1
33
)n<0
恒成立,即t>-5n+
5
33
-1
恒成立,(7分)

因为f(n)=-5n+

5
33
-1
是递减函数,

所以,当n=1时取最大值,f(n)max=-5+

5
33
-1
≈6.3,(9分)

因而t>6.3,因为t∈N,所以t=7.(10分)

(3)记5k+t=x,ck=(5k+t)(

1
33
)k=x(
1
33
)kck+1=(5k+5+t)(
1
33
)k+1=(x+5)(
1
33
)k+1
ck+2=(5k+10+t)(
1
33
)k+2=(x+10)(
1
33
)k+2

①若ck是等比中项,则由ck+1•ck+2=ck2(x+5)(

1
33
)k+1•(x+10)(
1
33
)k+2=x2(
1
33
)2k化简得2x2-15x-50=0,解得x=10或x=-
5
2
(舍),(11分)

所以5n+t=10,因而

k=1
t=5
k=2
t=0

又由常数t∈N*,则

k=2
t=0
舍去,

②若ck+1是等比中项,则由ck•ck+2=ck+12x(

1
33
)k•(x+10)(
1
33
)k+2=(x+5)2(
1
33
)2k+2

化简得x(x+10)=(x+5)2,显然不成立.(16分)

③若ck+2是等比中项,则由ck•ck+1=ck+22x(

1
33
)k•(x+5)(
1
33
)k+1=(x+10)2(
1
33
)2k+4

化简得2x2-5x-100=0,因为△=52+4×2×100=25×33不是完全不方数,因而x的值是无理数,显然不成立.

则符合条件的k、t的值为

k=1
t=5
.(18分)

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