解答题已知f?(x)=mx(m为常数,m>0且m≠1).设f?(a1),f?(a2),

发布时间:2020-07-09 04:21:24

解答题已知f?(x)=mx(m为常数,m>0且m≠1).设f?(a1),f?(a2),…,f?(an),…(n∈N)是首项为m2,公比为m的等比数列.
(1)求证:数列{an}是等差数列;
(2)若bn=an?f?(an),且数列{bn}的前n项和为Sn,当m=3时,求Sn;
(3)若cn=f(an)lgf?(an),问是否存在m,使得数列{cn}中每一项恒不小于它后面的项?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由.

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解:(1)由题意f?(an)=m2?mn-1,即man=mn+1.
∴an=n+1,∴an+1-an=1,∴数列{an}是以2为首项,1为公差的等差数列.
(2)由题意bn=anf?(an)=(n+1)?mn+1,
当m=3时,bn=(n+1)?3n+1,∴Sn=2?32+3?33+4?34+…+(n+1)?3n+1…①,
①式两端同乘以3得,3Sn=2?33+3?34+4?35+…+(n+1)?3n+2…②
②-①并整理得,
2Sn=-2?32-33-34-35-…-3n+1+(n+1)?3n+2=-32-(32+33+34+35+…+3n+1)+(n+1)?3n+2
=-32-+(n+1)?3n+2=-9+?(1-3n)+(n+1)?3n+2=(n+)3n+2-.
∴Sn=(2n+1)3n+2-.
(3)由题意cn=f?(an)?lg?f?(an)=mn+1?lgmn+1=(n+1)?mn+1?lgm,
要使cn≥cn+1对一切n∈N*成立,即(n+1)?mn+1?lgm≥(n+2)?mn+2?lgm,对一切n∈N*成立,
当m>1时,lgm>0,所以n+1≥m(n+2),即m≤对一切n∈N*成立,
因为=1-的最小值为,所以m≤,与m>1不符合,即此种情况不存在.
②当0<m<1时,lgm<0,所以n+1≤m(n+2),即m≥对一切n∈N*成立,所以≤m<1.
综上,当≤m<1时,数列{cn}中每一项恒不小于它后面的项.解析分析:(1)利用f?(x)=mx(m为常数,m>0且m≠1).代入an,求出an的表达式,利用等差数列的定义,证明数列{an}是等差数列;(2)通过bn=an?f?(an),且数列{bn}的前n项和为Sn,当m=3时,求出Sn的表达式,利用错位相减法求出Sn;(3)利用cn=f(an)lgf?(an),要使cn≥cn+1对一切n∈N*成立,推出m,n的关系式,通过m>1,0<m<1结合一切n∈N*,数列{cn}中每一项恒不小于它后面的项,推出m的取值范围;点评:本题考查数列的定义的应用,错位相减法,数列与函数相结合,恒成立问题的综合应用,考查分析问题解决问题,转化思想的应用,知识面广,运算量大.
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