设数列{an}{bn}的各项都是正数，Sn为数列{an}的前n项和，且对任意n∈

问题解答题

设数列{a_n}{b_n}的各项都是正数，S_n为数列{a_n}的前n项和，且对任意n∈N^*．都有an2=2Sn-an，b₁=e，bn+1=bn2．c_n=a_n•lnb_n（e是自然对数的底数，e=2.71828…）
（1）求数列{a_n}、{b_n}的通项公式；
（2）求数列{c_n}的前n项和T_n；
（3）试探究是否存在整数λ，使得对于任意n∈N^*，不等式

5(n-1)

2Sn-1

＜λ＜

4(Tn-1)

(n-1)n(n+1)

恒成立？若存在，求出λ的值；若不存在，请说明理由．

答案

（1）因为a_n＞0，an2=2Sn-an，①

当n=1时，a12=2S1-a1，解得a₁=1；

当n≥2时，有

2n-1

=2Sn-1-an-1，②

由①-②得，an2-

2n-1

=2(Sn-Sn-1)-(an-an-1)=an+an-1．

即（a_n+a_n-1）（a_n-a_n-1）=a_n+a_n-1．

因为a_n＞0，所以a_n-a_n-1=1（n≥2），即数列{a_n}是等差数列，

所以a_n=a₁+（n-1）d=1+n-1=n．

又因为bn+1=bn2，且b_n＞0，取自然对数得lnb_n+1=2lnb_n，

由此可知数列{lnb_n}是以lnb₁=lne=1为首项，以2为公比的等比数列，

所以lnbn=lnb1×2n-1=2n-1，

所以bn=e2n-1．

（2）由（1）知，cn=an•lnbn=n•2n-1，

所以Tn=1×20+2×21+3×22+…+(n-1)×2n-2+n×2n-1 ③

2×Tn=1×21+2×22+3×23+…+(n-1)×2n-1+n×2n ④

由③-④得-Tn=1+2+22+…+2n-1-n×2n，

所以Tn=(n-1)2n+1．

（3）由a_n=n，an2=2Sn-an得Sn=

n2+n

，

由

5(n-1)

2Sn-1

＜λ＜

4(Tn-1)

(n-1)n(n+1)

可得

5(n-1)

n2+n-1

＜λ＜

2n+2

n(n+1)

，

即使得对于任意n∈N^*且n≥2，不等式

5(n-1)

2Sn-1

＜λ＜

4(Tn-1)

(n-1)n(n+1)

恒成立等价于使得对于

任意n∈N^*且n≥2，不等式

5(n-1)

n2+n-1

＜λ＜

2n+2

n(n+1)

恒成立．

∵

5(n-1)

n2+n-1

2n-2+1

n-1

n+2+

n-1

≤1，当n=2时取最大值是1．

又令g(n)=

2n+2

n(n+1)

，

由

g(n)≤g(n-1)

g(n)≤g(n+1)

可得

2n+2

n(n+1)

≤

2n+1

n(n-1)

2n+2

n(n+1)

≤

2n+3

(n+1)(n+2)

，

化简得：

n+1

≤

n-1

≤

n+2

，

解得2≤n≤3，所以当n=2或3时，g（n）取最小值，最小值为g(2)=g(3)=

，

所以λ=2时，原不等式恒成立．