问题 解答题
一数列{an}的前n项的平均数为n.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=
an
2n+1
,证明数列{bn}是递增数列;
(3)设f(x)=-
x2
3
+
4x
3
-
an
2n+1
,是否存在最大的数M?当x≤M时,对于一切非零自然数n,都有f(x)≤0.
答案

(1)由题意可得n=

a1+a2+…+an
n
,∴Sn=n2

当n=1时,a1=S1=1;

当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n2-(n-1)2=2n-1.

当n=1时也成立.故an=2n-1.

(2)作差bn+1-bn=

an+1
2n+3
-
an
2n+1
=
2n+1
2n+3
-
2n-1
2n+1
=
(2n+1)2-(2n-1)(2n+3)
(2n+1)(2n+3)
=
4
(2n+1)(2n+3)
>0

∴bn+1>bn对于任意正整数n都成立,因此数列{bn}是递增数列.

(3)∵bn=

2n-1
2n+1
递增,∴有最小值
1
3

f(x)=-

x2
3
+
4x
3
-
2n-1
2n+1
≤-
x2
3
+
4x
3
-
1
3
≤0,解得x2-4x+1≥0,x≥2+
3
,或x≤2-
3

所以M=2-

3

存在最大的数M=2-

3
,当x≤M时,对于一切非零自然数n,都有f(x)≤0.

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