17. 数列中存在性问题的研究(1)(2)

2019-03-03 22:25

2. 已知数列?an?是各项均不为0的等差数列,公差为d,Sn为其前n项和,且满

2足an?S2n?1,n?N*.数列?bn?满足bn?1,Tn为数列{bn}的前n项和. anan?1(1)求a1、d和Tn;

(2)若对任意的n?N*,不等式?Tn?n?8?(?1)n恒成立,求实数?的取值范围;

(3)是否存在正整数m,n(1?m?n),使得T1,Tm,Tn成等比数列?若存在,求出所有m,n的值;若不存在,请说明理由.

21.解:(1)(法一)在an?S2n?1中,令n?1,n?2,

22???a1?S1,?a1?a1,得? 即? 解得a1?1,d?2,?an?2n?1

22???(a1?d)?3a1?3d,?a2?S3,2又?an?2n?1时,Sn?n2满足an?S2n?1,?an?2n?1

?bn??Tn?11111??(?), anan?1(2n?1)(2n?1)22n?12n?1111111n(1???????)?. 23352n?12n?12n?1(法二)??an?是等差数列, ?a1?a2n?1?an 2?S2n?1?a1?a2n?122(2n?1)?(2n?1)an. 由an?S2n?1,得 an?(2n?1)an, 2又?an?0,?an?2n?1,则a1?1,d?2. (Tn求法同法一) (2)①当n为偶数时,要使不等式?Tn?n?8?(?1)n恒成立,即需不等式

??8(n?8)(2n?1)8?2n??17恒成立. ?2n??8,等号在n?2时取得.

nnn?此时? 需满足??25. ②当n为奇数时,要使不等式?Tn?n?8?(?1)n恒成立,即

需不等式??8(n?8)(2n?1)8?2n??15恒成立. ?2n?是随n的增大而增大, ?n?1时

nnn2n?8取得最小值?6. n1mnm21n,Tm?,Tn?, 若T1,Tm,Tn成等比数列,则()?(), 即

2m?132n?132m?12n?1? 此时? 需满足???21. 综合①、②可得?的取值范围是???21.

(3)T1?m2nm2n3?2m2?4m?12?1?0,. 由,可得?即?2m?4m???0,2224m?4m?16n?3nm4m?4m?16n?3?1?66. ?m?1?22 又m?N,且m?1,所以m?2,此时n?12.

因此,当且仅当m?2, n?12时,数列?Tn?中的T1,Tm,Tn成等比数列.

m21n11?,即2m2?4m?1?0, [另解:因为??,故24m?4m?166n?36?36n? 1?66,(以下同上). ?m?1?22

3.设数列?an?是公差不为零的等差数列.

(1)当a3?2,a5?6时,若自然数n1,n2,?,ns,?,满足5?n1?n2???ns??,使得

a3,a5,an1,an2,?,ans?是等比数列,求ns;

(2)当a5?6时,若存在自然数n1,n2,?,ns,?,满足5?n1?n2???ns??,使得

a3,a5,an1,an2,?,ans?是等比数列,求证:整数a3必为12的正约数;

(3)若?an?中含有1和2,试探究:数列?an?中是否存在不同的三项构成等比数列. 解:(1)d?又q?a5?a3?2,当n≥5时,an?a5?(n?5)d?2n?4, 2a5?3,所以ans?a5?3s?2ns?4,?ns?3s?1?2. … 5分 a36?a336?a3?(n1?3)d?a3?(n1?3), a322,?an1?(2)?an1?a3?a5所以

6?a33612?a3?(n1?3),所以n1?5?, a32a3又n1?Z且n1?5,所以整数a3必为12的正约数. … 11分 (3)存在正整数k,l使得ak?1,al?2,所以d?2?1. l?k假设数列?an?中存在不同三项am,an,ap构成等比数列,为方便起见, 设M?m?kn?kp?k ,N?,P?l?kl?kl?k则am?ak?(m?k)d?1?M(2?1)

an?ak?(n?k)d?1?N(2?1)

ap?ak?(p?k)d?1?P(2?1)

由an2?amap,?(1?N(2?1))2?(1?M(2?1))(1?P(2?1))

整理得(1?N)2?2N2?2N(1?N)2??1?M?(1?P)?2MP?(M(1?P)?P(1?M))2 2??3N?2N?3MP?M?P由于M,N,P均为有理数,则??M?P. 2??2N?2N?M?P?2MP所以M?P?N,于是m?n?p,与假设矛盾,所以不存在不同的三项构成等比数列

4. 在等差数列?an?中,a1?3,其前n项和为Sn,等比数列?bn?的各项均为正数,b1?1,其前n项和为Tn,且b2?S2?11,2S3?9b3. (1)求数列?an?和数列?bn?的通项;

(2)问是否存在正整数m,n,r,使得Tn?am?r?bn成立?如果存在,请求出m,n,r的关系式;如果不存在,请说明理由.

解:设等差数列?an?的公差为d,则

q?3?3?d?11,? ?????????????????????2分 ?2?2(3?3?d?3?2d)?9q,解得d?3,q?2. ?????????????????????????4分 所以an?3n,bn?2n?1. ??????????????????????6分 (2)因为Tn?1?2???2n?1?2n?1, ???????????????7分 所以有2?1?3m?r?2若r≥2,则r?2n?1nn?1.???(*)

2n?1?1?2?1,(*)不成立,所以r?1,m?.???9分

3n若n为奇数,①当n?1时,m?0,不成立, ???????10分

2n?1?122t?14t?1???Z ??12分 ②当n≥1时,设n?2t?1,t?N,则m?333*2n?1?122t?1?12?4t?1?14t?1?11???2??, 若n为偶数,设n?2t,t?N,则m?33333*4t?1?1?Z,所以m?Z.??????????14分 因为32n?1?1综上所述,只有当n为大于1的奇数时,r?1,m?.

3当n为偶数时,不存在. ???????????16分

5. 已知数列?an?的奇数项是首项为1的等差数列,偶数项是首项为2的等比数列,数列?an?前n项和为

Sn,且满足S5?2a4?a5,a9?a3?a4.

(1)求数列?an?的通项公式;

(2)若amam?1?am?2,求正整数m的值; (3)是否存在正整数m,使得若不存在,说明理由.

S2m恰好为数列?an?中的一项?若存在,求出所有满足条件的m值,S2m?1


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