问题 解答题
已知数列{an}和{bn}满足:a1=λ,an+1=
2
3
an+n-4,bn=(-1)n(an-3n+21)

其中λ为实数,n为正整数.
(1)对任意实数λ,证明:数列{an}不是等比数列;
(2)证明:当λ≠18时,数列 {bn} 是等比数列;
(3)设Sn为数列 {bn} 的前n项和,是否存在实数λ,使得对任意正整数n,都有Sn>-12?若存在,求λ的取值范围;若不存在,说明理由.
答案

(1)证明:假设存在一个实数λ,使{an}是等比数列,则有a22=a1a3,(2分)

即(

2
3
λ-3)2=λ(
4
9
λ-4)⇔
4
9
λ
2-4λ+9=
4
9
λ2-4λ⇔9=0
,矛盾.

所以{an}不是等比数列.(4分)

(2)因为bn+1=(-1)n+1[an+1-3(n+1)+21]=(-1)n+1

2
3
an-2n+14)

=-

2
3
(-1)n•(an-3n+21)=-
2
3
bn(7分)

当λ≠-18时,b1=-(λ+18)≠0,由上可知bn≠0,∴

ba+1
bn
=-
2
3
(n∈N+).(8分)

故当λ≠-18时,数列{bn}是以-(λ+18)为首项,-

2
3
为公比的等比数列(9分)

(3)当λ=-18时,bn=0,从而Sn=0.成立.(10分)

当λ≠-18时,由(Ⅱ)得bn=-(λ+18)•(-

2
3
)n-1,于是Sn=-
3
5
(λ+18)•[1-(-
2
3
)n]
,(12分)

要使对任意正整数n,都有Sn>-12.

-

3
5
(λ+18)•[1-(-
2
3
)n]>12⇔λ
20
1-(-
2
3
)
n
-18.

f(n)=1-(-

2
3
)n,则

当n为正奇数时,1<f(n)≤

5
3

当n为正偶数时,

5
9
≤f(n)<1,∴f(n)的最大值为f(1)=
5
3
.(16分)

于是可得λ<20×

3
5
-18=-6.

综上所述,存在实数λ,使得对任意正整数n,都有Sn>-12;λ的取值范围为(-∞,-6).(18分)

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