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
anan+1
,且数列{bn}的前项和为Tn
(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
n+8
5
(λ为常数)对任意正整数n均成立,求λ的取值范围;
(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
anan+1
=
1
(2n-1)(2n+1)
=
1
2
(
1
2n-1
-
1
2n+1
)

Tn=b1+b2+b3+…+bn=

1
2
[(1-
1
3
)+(
1
3
-
1
5
)+(
1
5
-
1
7
)+…+(
1
2n-1
-
1
2n+1
)]=
1
2
(1-
1
2n+1
)=
n
2n+1

若不等式λTn

n+8
5
对任意正整数n均成立,则λ<
1
5
(2n+1)(n+8)
n
=
1
5
[2(n+
4
n
)+17]
对任意正整数n均成立,

n+

4
n
≥4,当且仅当n=2∈N*时取“=”,

1
5
[2(n+
4
n
)+17]的最大值为5∴λ<5;                                   

(3)假设存在正整数m,n(1<m<n),使得T1,Tm,Tn成等比数列

则(Tm2=T1•Tn,即(

m
2m+1
)2=
1
3
n
2n+1

所以,

m2
4m2+4m+1
=
n
6n+3

从而,

4m2+4m+1
m2
=
6n+3
n
=6+
3
n
>6

所以,2m2-4m-1<0,即1-

6
2
<m<1+
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.

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