Question

已知正項數(shù)列中，其前項和為，且.

（1）求數(shù)列的通項公式；

（2）設，，求證：；

（3）設為實數(shù)，對任意滿足成等差數(shù)列的三個不等正整數(shù) ，不等式都成立，求實數(shù)的取值范圍.

 

Answer 1

（1）；（2）證明過程詳見解析；（3）.

【解析】

試題分析：本題主要考查等差數(shù)列的通項公式、前n項和公式、錯位相減法、恒成立問題、基本不等式等基礎知識，考查學生的分析問題解決問題的能力、計算能力、轉化能力.第一問，法一，利用轉化已知表達式中的，證明數(shù)列為等差數(shù)列，通過，再求；法二，利用轉化，證明數(shù)列為等差數(shù)列，直接得到的通項公式；第二問，結合第一問的結論，利用錯位相減法證明不等式的右側，而，利用放縮法，得，從而證明了不等式的左邊，即得證；第三問，利用等差中項的概念得到m，n，k的關系，先將不等式都成立轉化為，則關鍵是求出的最小值，利用基本不等式求函數(shù)最值.

（1）法一：由得

當時，，且，故 １分

當時，，故，得，

∵正項數(shù)列，

∴

∴是首項為，公差為的等差數(shù)列. ４分

∴ ，

∴ . 5分

法二：

當時，，且，故 1分

由得，

當時，

∴ ，整理得

∵正項數(shù)列，，

∴ ， 4分

∴是以為首項，為公差的等差數(shù)列，

∴ . 5分

（2）

∴

∴

∴兩式相減得

8分

∵ ，∴

∵ ∴

∴ 10分

（3）∵ 不等正整數(shù)是等差數(shù)列，

∴ ，

∴ ， 11分

又，

∴

故實數(shù)的取值范圍為. 14分

考點：等差數(shù)列的通項公式、前n項和公式、錯位相減法、恒成立問題、基本不等式.