问题 解答题
定义x1,x2,…,xn的“倒平均数”为
n
x1+x2+…+xn
(n∈N*).已知数列{an}前n项的“倒平均数”为
1
2n+ 4
,记cn=
an
n+1
(n∈N*).
(1)比较cn与cn+1的大小;
(2)设函数f(x)=-x2+4x,对(1)中的数列{cn},是否存在实数λ,使得当x≤λ时,f(x)≤cn对任意n∈N*恒成立?若存在,求出最大的实数λ;若不存在,说明理由.
(3)设数列{bn}满足b1=1,b2=b(b∈R且b≠0),bn=|bn-1-bn-2|(n∈N*且n≥3),且{bn}是周期为3的周期数列,设Tn为{bn}前n项的“倒平均数”,求
lim
n→∞
Tn
答案

(1)设数列{an}的前n项和为Sn,由题意得

n
Sn
=
1
2n+4
,所以Sn=2n2+4n,…(1分)

当n=1时,a1=S1=6,当n≥2时,an=Sn-Sn-1=4n+2,而a1也满足此式.

所以an=4n+2(n∈N*).…(1分)

所以cn=

an
n+1
=4-
2
n+1
,…(1分)

∴cn+1-cn=

2
n+1
-
2
n+2
=
2
(n+1)(n+2)
>0,因此cn<cn+1.…(1分)

(2)假设存在实数λ,使得当x≤λ时,f(x)≤cn对任意n∈N*恒成立,

即-x2+4x≤cn对任意n∈N*恒成立,…(2分)

由(1)知数列{cn}是递增数列,所以只要-x2+4x≤c1,即x2-4x+3≥0,(2分)

解得x≤1或x≥3.…(1分)

所以存在最大的实数λ=1,使得当x≤λ时,f(x)≤cn对任意n∈N*恒成立.…(1分)

(3)由b1=1,b2=b,得b3=|b-1|,…(1分)

①若b≥1,则b3=b-1,b4=|b3-b2|=1,b5=|2-b|,因为{bn}是周期为3的周期数列,故b5=b2=b,所以|2-b|=b,所以2-b=b,2-b=-b(舍),故b=1.

此时,{bn}为1,1,0,1,1,0,….符合题意.…(1分)

②若b<1,则b3=1-b,b4=|b3-b2|=|1-2b|,因为{bn}是周期为3的周期数列,故b4=b1=1,所以|1-2b|=1,即1-2b=1或1-2b=-1,解得b=0或b=1,均不合题意.…(1分)

设数列{bn}的前n项和为Sn,则对n∈N*,有Sn=

2k,n=3k
2k,n=3k-1
2k-1,n=3k-2
…(1分)

即Sn=

2n
3
,n=3k
2n+2
3
,n=3k-1
2n+1
3
,n=3k-2

所以Tn=

3
2
,n=3k
3n
2n+2
,n=3k-1
3n
2n+1
,n=3k-2

因此

lim
n→∞
Tn=
3
2
.(2分)

单项选择题
判断题