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)=-
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(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
,又b1=0,2 3
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
.…(6分)2 3
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=
.…(8分)
-2n+1 3
(n为偶数)2 3
-2n+1 3
(n为奇数)4 3
(III)由(II)可知bn=
,
+2n 3
(n为偶数)2 3
-2n 3
(n为奇数)2 3
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
随n的增大而减小,bn bn+1
从而,当n为偶数时,
的最大值是bn bn+1
=1.b2 b3
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
随n的增大而增大,且bn bn+1
=bn bn+1
-1 2
<3 2n+1+2
<1.1 2
综上,
的最大值是1.bn bn+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)