已知数列{an}的前n项和为Sn,数列是公比为2的等比数列.
(1)证明:数列{an}成等比数列的充要条件是a1=3;
(2)设bn=5n-(-1)nan(n∈N*).若bn<bn+1对n∈N*恒成立,求a1的取值范围.
网友回答
解:(1)因为数列是公比为2的等比数列,
所以,
即Sn+1=(a1+1)?4n-1.
因为所以
显然,当n≥2时,.
①充分性:当a1=3时,,所以对n∈N*,都有,即数列{an}是等比数列.
②必要性:因为{an}是等比数列,所以,即,解得a1=3.
(2)当n=1时,b1=5+a1;当n≥2时,bn=5n-(-1)n×3(a1+1)×4n-2(a1>-1).
①当n为偶数时,5n-3(a1+1)×4n-2<5n+1+3(a1+1)×4n-1恒成立.
即15(a1+1)×4n-2>-4×5n恒成立.故a1∈(-1,+∞).
②当n为奇数时,b1<b2且bn<bn+1(n≥3)恒成立.
由b1<b2知,5+a1<25-3(a1+1),得.
由bn<bn+1对n≥3的奇数恒成立,知5n+3(a1+1)×4n-2<5n+1-3(a1+1)×4n-1恒成立,
即15(a1+1)×4n-2<4×5n恒成立,所以恒成立.
因为当对n≥3的奇数时,的最小值为,所以.
又因为,故.
综上所述,bn<bn+1对n∈N*恒成立时,.
解析分析:(1)由题设知Sn+1=(a1+1)?4n-1..先证明充分性:当a1=3时,,所以对n∈N*,都有,即数列{an}是等比数列.再证明必要性:因为{an}是等比数列,所以,即,解得a1=3.(2)当n=1时,b1=5+a1;当n≥2时,bn=5n-(-1)n×3(a1+1)×4n-2(a1>-1).当n为偶数时,15(a1+1)×4n-2>-4×5n恒成立.故a1∈(-1,+∞).当n为奇数时,b1<b2且bn<bn+1(n≥3)恒成立.5+a1<25-3(a1+1),得.由此入手能够得到a1的取值范围.
点评:本题考查等比数列的性质,解题时感受知识点的有效组合,注意积累解题方法.