问题 解答题
已知数列{an}的前n项和为Sn,且点(n,Sn)在函数y=2x-1-2的图象上.
(I)求数列{an}的通项公式;
(II)设数列{bn}满足:b1=0,bn+1+bn=an,求数列{bn}的前n项和公式;
(III)在第(II)问的条件下,若对于任意的n∈N*不等式bn<λbn+1恒成立,求实数h(-1)=-
1
3
的取值范围.
答案

(I)由题意可知,Sn=2n+1-2

当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n+1-2-(2n-2)=2n

当n=1时,a1=S1=21+1-2=2也满足上式,

所以an=2n(n∈N*).…(3分)

(II)由(I)可知bn+1+bn=2n(n∈N*),即bk+1+bk=2k(k∈N*)

当k=1时,b2+b1=21,…①

当k=2时,b3+b2=22,所以-b3-b2=-22,…②

当k=3时,b4+b3=23,…③

当k=4时,b5+b4=24,所以-b5-b4=-24,…④

当k=n-1时(n为偶数),bn+bn-1=2n-1,所以-bn-bn-1=-2n-1…n-1

以上n-1个式子相加,得bn+b1=2-22+23-24+…+2n-1

=

2[1-(-2)n-1]
1-(-2)
=
2(1+2n-1)
3
=
2n
3
+
2
3
,又b1=0,

所以,当n为偶数时,bn=

2n
3
+
2
3

同理,当n为奇数时,-bn+b1=2-22+23-24+…-2n-1

=

2[1-(-2)n-1]
1-(-2)
=
2-2n
3

所以,当n为奇数时,bn=

2n
3
-
2
3
.…(6分)

因此,当n为偶数时,数列{bn}的前n项和Tn=b1+b2+…+bn

=(

2
3
-
2
3
)+(
22
3
+
2
3
)+(
23
3
-
2
3
)+(
24
3
+
2
3
)+…+(
2n
3
+
2
3
)

=

2
3
+
22
3
+…+
2n
3
=
1
3
2(1-2n)
1-2
=
2n+1
3
-
2
3

当n为奇数时,数列{bn}的前n项和Tn=b1+b2+…+bn-1+bn

=(

2
3
-
2
3
)+(
22
3
+
2
3
)+…+(
2n-1
3
+
2
3
)+(
2n
3
-
2
3
)

=(

2
3
+
22
3
+…+
2n
3
)-
2
3
=
2n+1
3
-
4
3

故数列{bn}的前n项和Tn=

2n+1
3
-
2
3
(n为偶数)
2n+1
3
-
4
3
(n为奇数)
.…(8分)

(III)由(II)可知bn=

2n
3
+
2
3
(n为偶数)
2n
3
-
2
3
(n为奇数)

①当n为偶数时,

bn
bn+1
=
2n
3
+
2
3
2n+1
3
-
2
3
=
2n+2
2n+1-2
=
1
2
+
3
2n+1+2

所以

bn
bn+1
随n的增大而减小,

从而,当n为偶数时,

bn
bn+1
的最大值是
b2
b3
=1

②当n为奇数时,

bn
bn+1
=
2n
3
-
2
3
2n+1
3
+
2
3
=
2n-2
2n+1+2
=
1
2
-
3
2n+1+2

所以

bn
bn+1
随n的增大而增大,且
bn
bn+1
=
1
2
-
3
2n+1+2
1
2
<1

综上,

bn
bn+1
的最大值是1.

因此,若对于任意的n∈N*,不等式bn<λbn+1恒成立,只需λ>1,

故实数λ的取值范围是(1,+∞).…(13分)

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题