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设数列{a n }{b n }的各项都是正数,S n 为数列{a n }的前n项和,且对任意n∈N * .都有 a n

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:数学作业 时间:2024/04/29 05:10:41
(1)因为a n >0, a n 2 =2 S n - a n ,①
当n=1时, a 1 2 =2 S 1 - a 1 ,解得a 1 =1;                                 
当n≥2时,有
a 2n-1 =2 S n-1 - a n-1 ,②
由①-②得, a n 2 -
a 2n-1 =2( S n - S n-1 )-( a n - a n-1 )= a n + a n-1 .
即(a n +a n-1 )(a n -a n-1 )=a n +a n-1
因为a n >0,所以a n -a n-1 =1(n≥2),即数列{a n }是等差数列,
所以a n =a 1 +(n-1)d=1+n-1=n.
又因为 b n+1 = b n 2 ,且b n >0,取自然对数得lnb n+1 =2lnb n
由此可知数列{lnb n }是以lnb 1 =lne=1为首项,以2为公比的等比数列,
所以 ln b n =ln b 1 × 2 n-1 = 2 n-1 ,
所以 b n = e 2 n-1 .
(2)由(1)知, c n = a n •ln b n =n• 2 n-1 ,
所以 T n =1× 2 0 +2× 2 1 +3× 2 2 +…+(n-1)× 2 n-2 +n× 2 n-1  ③
2× T n =1× 2 1 +2× 2 2 +3× 2 3 +…+(n-1)× 2 n-1 +n× 2 n   ④
由③-④得 - T n =1+2+ 2 2 +…+ 2 n-1 -n× 2 n ,
所以 T n =(n-1) 2 n +1 .
(3)由a n =n, a n 2 =2 S n - a n 得 S n =
n 2 +n
2 ,

5(n-1)
2 S n -1 <λ<
4( T n -1)
(n-1)n(n+1) 可得
5(n-1)
n 2 +n-1 <λ<
2 n+2
n(n+1) ,
即使得对于任意n∈N * 且n≥2,不等式
5(n-1)
2 S n -1 <λ<
4( T n -1)
(n-1)n(n+1) 恒成立等价于使得对于
任意n∈N * 且n≥2,不等式
5(n-1)
n 2 +n-1 <λ<
2 n+2
n(n+1) 恒成立.

5(n-1)
n 2 +n-1 =
5
n+
2n-2+1
n-1 =
5
n+2+
1
n-1 ≤1,当n=2时取最大值是1 .
又令 g(n)=
2 n+2
n(n+1) ,

g(n)≤g(n-1)
g(n)≤g(n+1)
可得

2 n+2
n(n+1) ≤
2 n+1
n(n-1)
2 n+2
n(n+1) ≤
2 n+3
(n+1)(n+2) ,
化简得:

2
n+1 ≤
1
n-1
1
n ≤
2
n+2 ,
解得2≤n≤3,所以当n=2或3时,g(n)取最小值,最小值为 g(2)=g(3)=
8
3 ,
所以λ=2时,原不等式恒成立.