问题 解答题
设数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=(1+λ)-λan,其中λ为常数,且λ≠-1,0,n∈N+
(1)证明:数列{an}是等比数列.
(2)设数列{an}的公比q=f(λ),数列{bn}满足b1=
1
2
,bn=f(bn-1)(n∈N+,n≥2),求数列{bn}的通项公式.
(3)设λ=1,Cn=an(
1
bn
-1)
,数列{Cn}的前n项和为Tn,求证:当n≥2时,2≤Tn<4.
答案

(1)证明:

 由 Sn=(1+λ)-λan,①

得 Sn+1=(1+λ)-λan+1,②(n∈N+

②-①得Sn+1-Sn=-λan+1+λan

即a n+1=-λan+1+λan

移向整理得(1+λ)a n+1=λan

∵λ≠-1,0,又得an+1

an+1 
an
=
λ
1+λ
,是一个与n无关的非零常数,

∴数列{an}是等比数列.

(2)由(1)可知q=f(λ)=

λ
1+λ
,∴bn=f(bn-1)=
bn-1
1+bn-1

两边取倒数得出

1
bn
=
1+bn-1
bn-1
=
1
bn-1
+1,移向得出
1
bn
-
1
bn-1
=1 (n∈N+,n≥2),

∴{

1
bn
}是等差数列,且首项
1
b1
=2,公差为1.

由等差数列通项公式求得

1
bn
=2+(n-1)×1=n+1

∴bn=

1
n+1

(3)证明:当λ=1时数列{an}的公比q=f(λ)=

λ
1+λ
=
1
2

在Sn=(1+λ)-λan,中令n=1时,得出a1=2-a1,解得a1=1.

∴等比数列{an}的 通项公式为an=a1•qn-1=(

1
2
)n-1

从而Cn=an(

1
bn
-1)=(
1
2
)
n-1
•[(n+1)-1]=n•(
1
2
)
n-1
>0,数列{Cn}的前n项和Tn随n的增大而增大.

由 Tn=1•(

1
2
)0+2•(
1
2
)
1
+3•(
1
2
)
2
+…n•(
1
2
)
n-1

得 

1
2
Tn=1•(
1
2
)
1
+2•(
1
2
)
2
+…(n-1)•(
1
2
)
n-1
+n•(
1
2
)
n

 两式相减得

1
2
Tn=(
1
2
)
0
+(
1
2
)
1
+(
1
2
)
2
+…(
1
2
)
n-1
-n•(
1
2
)
n

=

1-(
1
2
)
n
1-
1
2
-n•(
1
2
)
n

=2-(n+2)•(

1
2
)n

∴Tn=4-(n+2)•(

1
2
)n-1

当n≥2时,Tn≥T2=4-4•

1
2
=2. 易知Tn<4.

所以当n≥2时,2≤Tn<4.

单项选择题
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