Question

【題目】已知數(shù)列的前項(xiàng)和為，且，.

（1）若數(shù)列是等差數(shù)列，且，求實(shí)數(shù)的值；

（2）若數(shù)列滿足（），且，求證：是等差數(shù)列；

（3）設(shè)數(shù)列是等比數(shù)列，試探究當(dāng)正實(shí)數(shù)滿足什么條件時(shí)，數(shù)列具有如下性質(zhì)：對(duì)于任意的（），都存在，使得，寫出你的探究過(guò)程，并求出滿足條件的正實(shí)數(shù)的集合.

Answer 1

【答案】（1）；（2）詳見(jiàn)解析；（3）.

【解析】

（1）根據(jù)等差數(shù)列由，解得， 則得a．

（2）由，解得， 由，且，，求得為奇數(shù)時(shí)與為偶數(shù)時(shí)的，利用等差數(shù)列的定義證得是等差數(shù)列.

（3）由題意， 根據(jù)對(duì)任意，都有，分別討論當(dāng)時(shí)和當(dāng)時(shí)，通過(guò)找反例得到數(shù)列不具有性質(zhì)

又當(dāng)時(shí)，通過(guò)，且，得到，證得數(shù)列具有性質(zhì)．

（1）設(shè)等差數(shù)列的公差為．由，得，

解得． 則得 ，所以a=3．

（2）由，得 ，

解得， 由，且，，得

當(dāng)為奇數(shù)時(shí)，；

當(dāng)為偶數(shù)時(shí)，．

所以對(duì)任意，都有，當(dāng)時(shí)，，

所以數(shù)列是以為首項(xiàng)、為公差的等差數(shù)列．

（3）由題意，

①當(dāng)時(shí)，，

所以對(duì)任意，都有，

因此數(shù)列不具有性質(zhì)．

②當(dāng)時(shí)，，，

所以對(duì)任意，都有，

因此數(shù)列不具有性質(zhì)．

③當(dāng)1<a<2時(shí)，

,

，

取(表示不小于的最小整數(shù))，則，.

所以對(duì)于任意，，

即對(duì)于任意，都不在區(qū)間內(nèi)，

所以數(shù)列不具有性質(zhì)．

④當(dāng)時(shí)，，且，

即對(duì)任意的，都有，

所以當(dāng)時(shí)，數(shù)列具有性質(zhì)．

綜上,使得數(shù)列具有性質(zhì)的正實(shí)數(shù)的集合為．

③④的另解：

當(dāng)時(shí)，單調(diào)遞增，單調(diào)遞增，且時(shí)，．

若對(duì)任意，都存在，使得，即存在在區(qū)間內(nèi)．

觀察，，…，

發(fā)現(xiàn)在內(nèi)的只能是．

證明：在個(gè)區(qū)間，，…，內(nèi)需要個(gè)，

因?yàn)?/span>，，所以可選擇的只能是，共個(gè)．

由，得．

所以只需滿足恒成立，即，

得對(duì)任意都成立．

因?yàn)閿?shù)列單調(diào)遞增，且，所以．

綜上,使得數(shù)列具有性質(zhì)的正實(shí)數(shù)的集合為．