已知函数f(x)=x2+x及两个正整数数列{an},{bn}若a1=3,an+1=f'(an)对任意n∈N*恒成立,且b1=1,b2=λ,且当n≥2时,有
(1)求数列{an}及{bn}的通项公式; (2)求数列{cn}的前n项和Sn; (3)证明存在k∈N*,使得
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(1)由
-1<bn-1bn+1<b 2n
+1.b 2n
因为{bn}是正整数列,所以bn-1bn+1=
.b 2n
于是{bn}是等比数列,
又b1=1,b2=λ,所以bn=λn-1(2分)
因为f(x)=x2+x,所以f'(x)=2x+1,
∵an+1=f'(an)
∴an+1=2an+1
∴an+1+1=2(an+1)
∵a1=3,
∴数列{an+1}是以4为首项,以2为公比的等比数列.
∴an+1=4×2n-1=2n+1
∴an=2n+1-1(5分)
(2)由2(λbn+cn-1)=2nλbn+an-1得:cn=λ(n-1)bn+
(an+1).1 2
由bn=λn-1及an=2n+1-1得:cn=(n-1)λn+2n(6分)
设Tn=λ2+2λ2+3λ4+…+(n-2)λn-1+(n-1)λn①
λTn=λ3+2λ4+3λ5+…+(n-2)λn+(n-1)λn+1②
当λ≠1时,①式减去②式,得(1-λ)Tn=λ2+λ3+…+λn-(n-1)λn+1=
-(n-1)λn+1λ2-λn+1 1-λ
于是,Tn=
-λ2-λn+1 (1-λ)2
=(n-1)λn+1 (1-λ)
(8分)(n-1)λn+2-nλn+1+λ2 (1-λ)2
这时数列{an}的前n项和Sn=
+2n+1-2(9分)(n-1)λn+2-nλn+1+λ2 (1-λ)2
当λ=1时,Tn=
.这时数列{an}的前n项和Sn=n(n-1) 2
+2n+1-2(10分)n(n-1) 2
(3)证明:通过分析,推测数列{
}的第一项cn+1 cn
最大,c2 c1
下面证明:
<cn+1 cn
=c2 c1
,n≥2③(11分)λ2+4 2
由λ>0知cn>0要使③式成立,只要2cn+1<(λ2+4)cn(n≥2),
因为(λ2+4)cn=(λ2+4)(n-1)λn+(λ2+1)2n>4λ•(n-1)λn+4×2n=4(n-1)λn+1+2n+2≥2nλn+1+2n+2=2cn+1,n≥2. 所以③式成立.
因此,存在k=1,使得
≤cn+1 cn
=ck+1 ck
对任意n∈N*均成立.(14分)c2 c1