Question

【題目】已知數(shù)列的前n項(xiàng)和為，，若是公差不為0的等差數(shù)列，且．

（1）求數(shù)列的通項(xiàng)公式；

（2）證明：數(shù)列是等差數(shù)列；

（3）記，若存在，（），使得成立，求實(shí)數(shù)的取值范圍．

Answer 1

【答案】（1）；（2）證明見解析；（3）.

【解析】

（1）根據(jù)已知條件求得和數(shù)列的公差，由此求得數(shù)列的通項(xiàng)公式.

（2）由（1）得到，進(jìn)而得到數(shù)列是常數(shù)列，求得數(shù)列的通項(xiàng)公式，進(jìn)而證得數(shù)列是等差數(shù)列.

（3）先求得的表達(dá)式，然后求得的表達(dá)式，對進(jìn)行分類討論，結(jié)合數(shù)列的單調(diào)性，求得的取值范圍.

（1）設(shè)等差數(shù)列的公差為d，因?yàn)?/span>，所以．

由得，，即，

因?yàn)?/span>，所以，從而．

（2）由（1）知，，

即有， ①

所以， ②

②-①得，，整理得．

兩邊除以得，，

所以數(shù)列是常數(shù)列．

所以，即，

所以，

所以數(shù)列是等差數(shù)列．

（3）因?yàn)?/span>，所以，

所以．

因?yàn)?/span>，

當(dāng)時(shí)，．

顯然，

①若，則恒成立，

所以，即，

所以單調(diào)遞減，所以不存在；

②若，則恒成立，

所以，即，

所以單調(diào)遞減，所以不存在；

③若，則，所以當(dāng)，成立，

所以存在．

④若，則．

當(dāng)，且時(shí)，，單調(diào)遞增；

當(dāng)，且時(shí)，，單調(diào)遞減，

不妨取，則．

綜上，若存在，使得成立，則的取值范圍是.