问题 解答题
已知数列{an}的相邻两项an,an+1是关于x的方程x2-2nx+bn=0(n∈N*)的两实根,且a1=1.
(1)求证:数列{an-
1
3
×2n}
是等比数列;
(2)设Sn是数列{an}的前n项和,求Sn
(3)问是否存在常数λ,使得bn>λSn对∀n∈N*都成立,若存在,求出λ的取值范围,若不存在,请说明理由.
答案

(1)证明:∵an,an+1是关于x的方程x2-2n•x+bn=0(n∈N*)的两实根,

an+an+1=2n
bn=anan+1
(2分)

an+1-
1
3
×2n+1
an-
1
3
×2n
=
2n-an-
1
3
×2n+1
an-
1
3
×2n
=
-(an-
1
3
×2n)
an-
1
3
×2n
=-1.

故数列{an-

1
3
×2n}是首项为a1-
2
3
=
1
3
,公比为-1的等比数列.(4分)

(2)由(1)得an-

1
3
×2n=
1
3
×(-1)n-1

an=

1
3
[2n-(-1)n]∴Sn=a1+a2++an=
1
3
(2+22+23++2n)-
1
3
[(-1)+(-1)2++(-1)n]
=
1
3
[2n+1-2-
(-1)n-1
2
]
.(8分)

(3)由(2)得bn=anan+1=

1
9
[2n-(-1)n]×[2n+1-(-1)n+1]=
1
9
[22n+1-(-2
)
-1]

要使bn>λSn,对∀n∈N*都成立,

1
9
[22n+1-(-2)n-1]-
λ
3
[2n+1-2-
(-1)n-1
2
]>0,(n∈N*)(*)(11分)

①当n为正奇数时,由(*)式得:

1
9
[22n+1+2n-1]-
λ
3
(2n+1-1)>0

1
9
(2n+1-1)(2n+1]-
λ
3
(2n+1-1)>0

∵2n+1-1>0,∴λ<

1
3
(2n+1)对任意正奇数n都成立,

1
3
(2n+1)(n为奇数)的最小值为1.

∴λ<1.(13分)

②当n为正偶数时,由(*)式得:

1
9
(22n+1-2n-1]-
λ
3
(2n+1-2)>0,即
1
9
(22n+1+1)(2n-1)-
3
(2n-1)>0

∵2n-1>0,∴λ<

1
6
(2n+1+1)对任意正偶数n都成立,

1
6
(2n+1+1)(n为偶数)的最小值为
3
2

λ<

3
2
.(15分)

综上所述得,存在常数λ,使得bn>λSn对∀n∈N*都成立,λ的取值范围为(-∞,1).(16分)

单项选择题
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