Question

1．某軟件公司新開(kāi)發(fā)一款游戲軟件，該軟件按游戲的難易程度共設(shè)置若干關(guān)的闖關(guān)游戲，為了激發(fā)闖關(guān)熱情，每闖過(guò)一關(guān)都獎(jiǎng)勵(lì)若干慧幣（一種網(wǎng)絡(luò)虛擬幣）．設(shè)第n關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)a_n個(gè)慧幣，且滿(mǎn)足$\frac{1}{2}$a_n≤a_n+1≤4a_n，a₁=1，該軟件提供了兩種獎(jiǎng)勵(lì)方案：第一種，從第二關(guān)開(kāi)始，每闖過(guò)一關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)的慧幣數(shù)是前一關(guān)的q倍；第二種，從第二關(guān)開(kāi)始每一關(guān)比前一關(guān)多獎(jiǎng)勵(lì)d慧幣（d∈R）；游戲規(guī)定：闖關(guān)者須于闖關(guān)前任選一種獎(jiǎng)勵(lì)方案．
（Ⅰ）若選擇第一種方案，設(shè)第一關(guān)到第n關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)的總慧幣數(shù)為S_n，即S_n=a₁+a₂+…+a_n，且$\frac{1}{2}$S_n≤S_n+1≤
4S_n，求q的取值范圍；
（Ⅱ）如果選擇第二種方案，且設(shè)置第一關(guān)到第k關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)的總幣數(shù)為100（即a₁+a₂+a₃+…+a_k=100，k∈N^*）時(shí)獲特別獎(jiǎng)，為了增加獲特別獎(jiǎng)的難度，如何設(shè)置d的取值，使得k最大，并求k的最大值．

Answer 1

分析 （Ⅰ）由題意可得第一方案{a_n}是等比數(shù)列，先根據(jù)$\frac{1}{2}$a_n≤a_n+1≤4a_n，a₁=1，求出q的范圍，再根據(jù)條件和等比數(shù)列的求和公式和$\frac{1}{2}$S_n≤S_n+1≤4S_n，分類(lèi)討論，即可求出q的范圍，
（Ⅱ）選擇第二種方案{a_n}是等差數(shù)列，先根據(jù)$\frac{1}{2}$a_n≤a_n+1≤4a_n，a₁=1，求出d和n的關(guān)系，再根據(jù)等差數(shù)列的求和公式和a₁+a₂+a₃+…+a_k=100，即可求出答案

解答 解：（Ⅰ）由題意可得第一方案{a_n}是等比數(shù)列，且$\frac{1}{2}$a_n≤a_n+1≤4a_n，a₁=1，
∴$\frac{1}{2}$q^n-1≤qⁿ≤4q^n-1，
∴$\left\{\begin{array}{l}{{q}^{n-1}（q-\frac{1}{2}）≥0}\\{{q}^{n-1}（q-4）≤0}\end{array}\right.$，
解得$\frac{1}{2}$≤q≤4，
∵$\frac{1}{2}$S_n≤S_n+1≤4S_n，當(dāng)q=1時(shí)，$\frac{n}{2}$≤n+1≤4n，對(duì)任意n∈N*恒成立，故滿(mǎn)足題意，
當(dāng)q≠1時(shí)，$\frac{1}{2}$•$\frac{1-{q}^{n}}{1-q}$≤$\frac{1-{q}^{n+1}}{1-q}$≤4•$\frac{1-{q}^{n}}{1-q}$，
∴當(dāng)q∈[$\frac{1}{2}$，1）時(shí)，$\left\{\begin{array}{l}{{q}^{n}（2q-1）≤1}\\{{q}^{n}（q-4）≥-3}\end{array}\right.$，由單調(diào)性可得$\left\{\begin{array}{l}{q（2q-1）≤1}\\{{q}^{\;}（q-4）≥-3}\end{array}\right.$，解得$\frac{1}{2}$≤q＜1，
當(dāng)q∈（1，4]時(shí)，$\left\{\begin{array}{l}{{q}^{n}（2q-1）≥1}\\{{q}^{n}（q-4）≤-3}\end{array}\right.$，由單調(diào)性可得$\left\{\begin{array}{l}{q（2q-1）≥1}\\{q（q-4）≤-3}\end{array}\right.$，
解得1＜q≤3，
綜上所述q∈[$\frac{1}{2}$，3]，
（Ⅱ）選擇第二種方案{a_n}是等差數(shù)列，且$\frac{1}{2}$a_n≤a_n+1≤4a_n，a₁=1，
∴$\frac{1}{2}$[1+（n-1）d≤1+nd≤4（1+（n-1）d），
∴$\left\{\begin{array}{l}{d（n+1）≥-1}\\{d（3n-4）≥-3}\end{array}\right.$，n=1，2，3，…，k-1，
∴當(dāng)n=1時(shí)，-$\frac{1}{2}$≤d≤3，
當(dāng)2≤n≤k-1時(shí)，d≥$\frac{-1}{n+1}$，
∵n≤k-1，
∴d≥$\frac{-1}aosfjls$≥$-\frac{1}{2}$，
∵d≥$\frac{-3}{3n-4}$，
∴d≥$\frac{-3}{3k-7}$，
而-$\frac{1}{k}$≥$\frac{-3}{3k-7}$，
∴d∈[-$\frac{1}{k}$，3]，
∵a₁+a₂+…+a_k=100
∴S_k=$\fracglj3w78{2}$k²+（1-$\fracjdmk2it{2}$）k=100，
∴d=$\frac{200-2k}{{k}^{2}-k}$，
∴$\frac{200-2k}{{k}^{2}-k}$∈[-$\frac{1}{k}$，3]，
解得k∈[9，199]，k∈Z，
∴k的最大值為199，且k取最大值時(shí)d=-$\frac{1}{199}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查數(shù)列知識(shí)在生產(chǎn)實(shí)際中的具體運(yùn)用，解題時(shí)要認(rèn)真審題，注意挖掘題設(shè)中的隱含條件，仔細(xì)分析題設(shè)中的數(shù)量關(guān)系，合理地進(jìn)行等價(jià)轉(zhuǎn)化，屬于難題