已知常数a≠0,数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,且.
(1)求证:数列{an}为等差数列;
(2)若,且数列{bn}是单调递增数列,求实数a的取值范围;
(3)若,数列{cn}满足:,对于任意给定的正整数k,是否存在p,q∈N*,使ck=cp?cq?若存在,求p,q的值(只要写出一组即可);若不存在,说明理由.
网友回答
解:(Ⅰ)∵
∴Sn=nan-an(n-1),an+1=Sn+1-Sn,…(2分)
∴an+1=[(n+1)an+1-a(n+1)n]-[nan-an(n-1)]
化简得:an+1-an=2a(常数),
∴数列{an}是以1为首项,公差为2a的等差数列;…(4分)
(Ⅱ)由(Ⅰ)知an=1+2a(n-1),
又∵,bn<bn+1,
∴,
∴(-1)n[1+(2n-1)a]<3n
①当n是奇数时,∵-[1+(2n-1)a]<3n,
∴,n=1,3,5,7,…
令,
∴a>f(n)max
∵
∴f(1)>f(3)>f(5)>…>f(n)>…,且f(1)=-4,
∴a>-4;…(7分)
②当n是偶数时,
∵1+(2n-1)a<3n,
∴,n=2,4,6,8,…
令,
∴a<g(n)min
∵
∴g(2)<g(4)<g(6)<…<g(n)<…,且,
∴;
综上可得:实数a的取值范围是.…(10分)
(Ⅲ)由(Ⅰ)知,an=n,又∵,
设对任意正整数k,都存在正整数p,q,使ck=cpcq,
∴,
∴…(12分)
令q=k+1,则p=k(k+2012)(或q=2k,p=2k+2011)
∴ck=ck(k+2012)?ck+1(或ck=c2k+2011?c2k)…(16分)
解析分析:(Ⅰ)由已知利用an+1=Sn+1-Sn,代入整理化简得:an+1-an=2a(常数),可证(Ⅱ)由(Ⅰ)知an=1+2a(n-1),,结合bn<bn+1,可得(-1)n[1+(2n-1)a]<3n①当n是奇数②当n是偶数,结合数列的单调性及恒成立与最值的相互转换可求a的范围(Ⅲ)由(Ⅰ)可得,假设 满足ck=cpcq,代入整理可得可求
点评:本题综合考查了由数列的和与项的递推公式证明等差数列,及利用数列的单调性求解数列的最大(最小)项的问题及恒成立与最值求解的相互转化.