问题 解答题

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

(Ⅰ)求证:an2=2Sn-an

(Ⅱ)求数列{an}的通项公式;

(Ⅲ)设bn=3n+(-1)n-1λ•2an(λ为非零整数,n∈N*)试确定λ的值,使得对任意n∈N*,都有bn+1>bn成立.

答案

(Ⅰ)由已知得,当n=1时,a13=S12=a12

又∵an>0,∴a1=1

当n≥2时,a13+a23++an3=Sn2

a13+a23++an-13=Sn-12

由①-②得,an3=Sn2-Sn-12=(Sn-Sn-1)(Sn+Sn-1)=an(Sn+Sn-1

∴an2=Sn+Sn-1=2Sn-an(n≥2)

显然当n=1时,a1=1适合上式.

故an2=2Sn-an(n∈N*

(Ⅱ)由(I)得,an2=2Sn-an

an-12=2Sn-1-an-1(n≥2)④

由③-④得,an2-an-12=2Sn-2Sn-1-an+an-1=an+an-1

∵an+an-1>0∴an-an-1=1(n≥2)

故数列an是首项为1,公差为1的等差数列.

∴an=n(n∈N*

(III)∵an=n(n∈N*),∴bn=3n+(-1)n-1λ•2n

∴bn+1-bn=3n+1-3n+(-1)nλ•2n+1-(-1)n-1λ•2n=2×3n-3λ•(-1)n-1•2n

要使bn-1>bn恒成立,只须(-1)n-1 λ<(

3
2
)n-1

(1)当n为奇数时,即λ<(

3
2
)n-1恒成立,

(

3
2
)n-1的最小值为1,∴λ<1

(2)当为偶数时,即λ>(

3
2
)n-1恒成立,

又-(

3
2
)n-1的最大值为-
3
2

∴λ>-

3
2
,∴由(1)(2)得-
3
2
<λ<1,

又λ=0且为整数,∴λ=-1对所有n∈N+,都有bn+1>bn成立.

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