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解答题已知数列{an}的前n项和为Sn 且对一切正整数n都有.(I)求证:an+1+a

时间:2023-07-11 02:53:06

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解答题已知数列{an}的前n项和为Sn 且对一切正整数n都有.(I)求证:an+1+a

问题补充:

解答题已知数列{an}的前n项和为Sn,且对一切正整数n都有.

(I)求证:an+1+an=4n+2;

(II)求数列{an}的通项公式;

(III)是否存在实数a,使不等式对一切正整数n都成立?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.

答案:

解:(I)∵,

=,

∴,

即.

(II)在中,

令n=1,得a1=2,代入(I)得a2=4.

∵an+1+an=4n+2,∴an+2+an+1=4n+6,

两式相减,得:an+2-an=4,

∴数列{an}的偶数项a2,a4,a6,…,a26,…依次构成一个等差数列,

且公差为d=4,

∴当n为偶数时,=,

当n为奇数时,n+1为偶数,由上式及(I)知:

an=4n+2-an+1=4n+2-2(n+1)=2n,

∴数列{an}的通项公式是an=2n.

(III)<,

等价于,

令f(n)=,

则由(II)知f(n)>0,

=

=

=.

∴f(n+1)<f(n),即f(n)的值随n的增大而减小,

∴n∈N*时,f(n)的最大值为,若存在实数a,符合题意,

则必有:,

即,

它等价于,

解得,或,

因此,存在实数a,符合题意,

其取值范围为.解析分析:(I)由,知,由此能够导出.(II)在中,令n=1,得a1=2,代入(I)得a2=4.由an+1+an=4n+2,知an+2+an+1=4n+6,故an+2-an=4,由此能导出数列{an}的通项公式是an=2n.(III)<等价于,令f(n)=,则f(n)>0,由此能够导出存在实数a,符合题意,并能求出其取值范围.点评:本题考查数列和不等式的综合应用,考查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想.对数学思维的要求比较高,有一定的探索性.综合性强,难度大,是高考的重点.解题时要认真审题,仔细解答.

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