问题 解答题

设数列{an}的各项都是正数,记Sn为数列{an}的前n项和,且对任意n∈N*,都有a13+a23+a33+…+an3=Sn2

(Ⅰ)求证:an2=2Sn-an

(Ⅱ)求数列{an}的通项公式;

(Ⅲ)若bn=3n+(-1)n-1λ•2an(λ为非零常数,n∈N*),问是否存在整数λ,使得对任意 n∈N*,都有bn+1>bn

答案

(Ⅰ)证明:∵a13+a23+a33+…+an3=Sn2

当n=1时,a13=a12

∵a1>0,∴a1=1.

当n≥2时,a13+a23+a33+…+an3=Sn2.①a13+a23+a33+…+an-13=Sn-12.②

①-②得  an3=an(2a1+2a2+…+2an-1+an

∵an>0,∴an2=2a1+2a2+…+2an-1+an

即an2=2Sn-an

∵a1=1适合上式,

∴an2=2Sn-an(n∈N*).(4分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知 an2=2Sn-an(n∈N*).③

当n≥2时,an-12=2Sn-1-an-1.④

③-④得an2-an-12=2(Sn-Sn-1)-an+an-1=2an-an+an-1=an+an-1

∵an+an-1>0,∴an-an-1=1.

∴数列{an}是首项为1,公差为1的等差数列,可得an=n.(8分)

(Ⅲ)∵an=n,∴bn=3n+(-1)n-1λ•2an=3n+(-1)n-1λ•2n

欲使bn+1-bn=[3n+1+(-1)nλ•2n+1]-[3n+(-1)n-1λ•2n]

 & & &=2
3n-3λ(-1)n-12n>0,

(-1)n-1•λ<(

3
2
)n-1成立.⑤

当n=2k-1,k=1,2,3,…时,⑤式即为λ<(

3
2
)2k-2.⑥

依题意,⑥式对k=1,2,3…都成立,∴λ<1.

当n=2k,k=1,2,3,…时,⑤式即为λ>-(

3
2
)2k-1.⑦

依题意,⑦式对k=1,2,3,…都成立,∴λ>-

3
2

-

3
2
<λ<1,又λ≠0.

∴存在整数λ=-1,使得对任意n∈N*,都有bn+1>bn.(12分)

单项选择题
单项选择题