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已知数列{an}是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和.当首项a1=2,公比q=12时,对任意的正整数k都有Sk+1-cSk-c<2成立,

题文

已知数列{an}是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和.
(1)当首项a1=2,公比q=12时,对任意的正整数k都有Sk+1-cSk-c<2(0<c<2)成立,求c的取值范围;
(2)判断SnSn+2-S2n+1(n∈N*)的符号,并加以证明;
(3)是否存在正常数m及自然数n,使得lg(Sn-m)+lg(Sn+2-m)=2lg(Sn+1-m)成立?若存在,请求出相应的m,n;若不存在,说明理由. 题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)∵数列{an}的首项a1=2,公比q=12,∴Sk=2(1-12k)1-12=4(1-12k)≥2,
而0<c<2,对任意的正整数k都有Sk+1-cSk-c<2成立,∴Sk+1-c<2Sk-2c,化为c<2Sk-Sk+1
把Sk,Sk+1代入计算得c<4-62k,
先研究函数g(x)=4-62x的单调性,x∈(0,+∞).
∵y=2x在x∈(0,+∞)上单调递增,∴函数y=62x在x∈(0,+∞)上单调递减,
∴函数y=-62x+4在x∈(0,+∞)上单调递增.
即g(k)=4-62k关于k单调递增,又对任意的k恒成立,∴当k=1时g(k)取得最小值,∴0<c<4-621=1,即0<c<1.
(2)符号为负.
证明:当q=1时,SnSn+2-S2n+1=na1•(n+2)a1-[(n+1)a1]2=-a21<0,
当q≠1时,∵{an}是由正数组成的数列,∴q>0.
当q>0时且q≠1时,SnSn+2-S2n+1=a1(1-qn)1-q•a1(1-qn+2)1-q-[a1(1-qn+1)1-q]2
=a21(1-q)2[(1-qn)(1-qn+2)-(1-qn+12]
=a21(1-q)2(-qn-qn+2+2qn+1)
=-qna21<0.
综上可知:SnSn+2-S2n+1为负.
(3)假设存在一个正常数m满足题意,则有
Sn-m>0Sn+1-m>0Sn+2-m>0(Sn-m)(Sn+2-m)=(Sn+1-m)2,
∴SnSn+2-S2n+1=m(Sn+Sn+2-2Sn+1)(*),
∵Sn+Sn+2-2Sn+1=(Sn-m)+(Sn+2-m)-2(Sn+1-m)≥2(Sn-m)(Sn+2-m)-2(Sn+1-m)=0,
∴Sn+Sn+2-2Sn+1≥0,
∴m(Sn+Sn+2-2Sn+1)≥0,
由(1)得SnSn+2-S2n+1<0.
∴(*)式不成立.
故不存在正常数m使结论成立.

解析

12

考点

据考高分专家说,试题“已知数列{an}是由正数组成的等比数列,.....”主要考查你对 [等比数列的前n项和 ]考点的理解。 等比数列的前n项和

等比数列的前n项和公式:


已知数列{an}是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和.当首项a1=2,公比q=12时,对任意的正整数k都有Sk+1-cSk-c<2成立,

等比数列中设元技巧:

已知a1,q,n,an ,Sn中的三个量,求其它两个量,是归结为解方程组问题,知三求二。
注意设元的技巧,如奇数个成等比数列,可设为:…
已知数列{an}是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和.当首项a1=2,公比q=12时,对任意的正整数k都有Sk+1-cSk-c<2成立,
,…(公比为q),但偶数个数成等比数列时,不能设为…
已知数列{an}是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和.当首项a1=2,公比q=12时,对任意的正整数k都有Sk+1-cSk-c<2成立,
,…因公比不一定为一个正数,公比为正时可如此设。

等比数列前n项和公式的变形:
q≠1时,
已知数列{an}是由正数组成的等比数列,Sn是其前n项和.当首项a1=2,公比q=12时,对任意的正整数k都有Sk+1-cSk-c<2成立,
(a≠0,b≠0,a+b=0);

等比数列前n项和常见结论:
一个等比数列有3n项,若前n项之和为S1,中间n项之和为S2,最后n项之和为S3,当q≠-1时,S1,S2,S3为等比数列。

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