问题
解答题
已知数列{an}的前n项和为Sn,若a1=1,Sn=nan-n(n-1),n∈N*,令bn=
(1)求证:数列{an}为等差数列,并写出an关于n的表达式; (2)若不等式λTn<
(3)是否存在正整数m,n(1<m<n),使得T1,Tm,Tn成等比数列?若存在,求出所有的m,n的值;若不存在,请说明理由. |
答案
(1)由Sn=nan-n(n-1),n∈N*①
则当n≥2时,Sn-1=(n-1)an-1-(n-1)(n-2)②
①-②,得an=[nan-n(n-1)]-[(n-1)an-1-(n-1)(n-2)]
整理得,an-an-1=2(n≥2)…(3分)
所以,{an}为等差数列,且公差为2,an=1+2(n-1)=2n-1;
(2)bn=
=1 an•an+1
=1 (2n-1)(2n+1)
(1 2
-1 2n-1
)1 2n+1
∴Tn=b1+b2+b3+…+bn=
[(1-1 2
)+(1 3
-1 3
)+(1 5
-1 5
)+…+(1 7
-1 2n-1
)]=1 2n+1
(1-1 2
)=1 2n+1 n 2n+1
若不等式λTn<
对任意正整数n均成立,则λ<n+8 5
•1 5
=(2n+1)(n+8) n
[2(n+1 5
)+17]对任意正整数n均成立,4 n
∵n+
≥4,当且仅当n=2∈N*时取“=”,4 n
∴
[2(n+1 5
)+17]的最大值为5∴λ<5; 4 n
(3)假设存在正整数m,n(1<m<n),使得T1,Tm,Tn成等比数列
则(Tm)2=T1•Tn,即(
)2=m 2m+1
•1 3 n 2n+1
所以,
=m2 4m2+4m+1 n 6n+3
从而,
=4m2+4m+1 m2
=6+6n+3 n
>63 n
所以,2m2-4m-1<0,即1-
<m<1+6 2 6 2
因为,m∈N*,且m>1,∴m=2,此时,n=12
故,当且仅当m=2,n=12时,使得T1,Tm,Tn成等比数列.