问题 解答题
已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,且nan+1=2Sn(n∈N*).
(I)证明数列{
an
n
}
是等比数列,并求数列{an}的通项公式;
(II)数列{bn}满足b1=
1
2
b2=
1
4
,对任意n∈N*,都有
b2n+1
=bnbn+2
.若对任意的n∈N*,不等式2n+1bnsn<3×2n+1bn+λn(n+2)恒成立,试求实数λ的取值范围.
答案

(Ⅰ)∵nan+1=2Sn,∴(n-1)an=2Sn-1(n≥2),两式相减得nan+1-(n-1)an=2an

∴nan+1=(n+1)an,即

an+1
n+1
=
an
n
(n≥2),由a1=1,可得a2=2,

从而对任意 n∈N*

an+1
n+1
=
an
n
,又
a1
1
=1≠0
,即{
an
n
}
是首项公比均为1的数列,

所以

an
n
=1×1n-1=1,故数列{an}的通项公式an=n(n∈N*).(4分)

(II)在数列{bn}中,由

b2n+1
=bnbn+2,知数列{bn}是等比数列,且首项、公比均为
1
2

∴数列{bn}的通项公式bn=

1
2n
(6分)

故原不等式可化为(1-λ)n2+(1-2λ)n-6<0对任意的n∈N*,恒成立,

变形可得λ>

n2+n-6
n2+2n
对任意的n∈N*,恒成立,

令f(n)=

n2+n-6
n2+2n
=
n2+2n-n-6
n2+2n
=1-
n+6
n2+2n
=1-
1
n2+2n
n+6
=1-
1
(n+6)+
24
n+6
-10

由n+6≥7,(n+6)+

24
n+6
-10单调递增且大于0,

∴f(n)单调递增,且当n→+∞时,f(n)→1,且f(n)<1,故λ≥1

故实数λ的取值范围是[1,+∞)

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