Question

已知數(shù)列{a_n}的前項n和為S_n，a₁=1，S_n與-3S_n+1的等差中項是-．
（1）證明數(shù)列{S_n-}為等比數(shù)列；
（2）求數(shù)列{a_n}的通項公式；
（3）若對任意正整數(shù)n，不等式k≤S_n恒成立，求實數(shù)k的最大值．

Answer 1

【答案】分析：（1）由S_n與-3S_n+1的等差中項是-，可得S_n-3S_n+1=-3，即S_n+1=S_n+1，進而可得=，從而得到數(shù)列{S_n-}為等比數(shù)列；
（2）由（1）中結(jié)合可得S_n=-×（）^n-1，根據(jù)n≥2時，a_n=S_n-S_n-1，n=1時，a_n=S_n，可求出數(shù)列{a_n}的通項公式；
（3）根據(jù)對數(shù)函數(shù)的圖象和性質(zhì)可得S_n=-×（）^n-1是單調(diào)遞增數(shù)列，若不等式k≤S_n恒成立，僅須k≤S_n的最小值S₁即可．
解答：解：（1）因為S_n與-3S_n+1的等差中項是-，
所以S_n-3S_n+1=-3，即S_n+1=S_n+1，…（2分）
由此得S_n+1-=（S_n-），…（3分）
即=，…（4分）
又∵S₁-=a₁-=-，
所以數(shù)列{S_n-}是以-為首項，為公比的等比數(shù)列．…（5分）
（2）由（1）得S_n-=-×（）^n-1，即S_n=-×（）^n-1，…（6分）
所以，當n≥2時，a_n=S_n-S_n-1=[-×（）^n-1]-[-×（）^n-2]=…（8分）
又n=a時，a₁=1也適合上式，
所以a_n=．…（9分）
（3）要使不等式k≤S_n對任意正整數(shù)n恒成立，即k小于或等于S_n的所有值．
又因為S_n=-×（）^n-1是單調(diào)遞增數(shù)列，…（10分）
且當n=1時，S_n取得最小值1，…（11分）
要使k小于或等于S_n的所有值，即k≤1，…（13分）
所以實數(shù)k的最大值為．…（14分）
點評：本題考查的知識點是等比數(shù)列的確定，數(shù)列的通項公式，恒成立問題，數(shù)列的單調(diào)性，是數(shù)列問題的綜合應(yīng)用，難度較大．