Question

已知數(shù)列{a_n}的首項(xiàng)a₁=a，前n項(xiàng)和為S_n，且-a₂，S_n，2a_n+1成等差．
（Ⅰ）試判斷{a_n}是否成等比數(shù)列，并說(shuō)明理由；
（Ⅱ）當(dāng)a＞0時(shí)，數(shù)列{b_n}滿足b₁=

1

a

，且b_n=

an

(an-a)(an+1-a)

（n≥2）．記數(shù)列{b_n}的前n項(xiàng)和為T(mén)_n，求證：1≤aT_n＜2．

Answer 1

考點(diǎn)：數(shù)列的求和,等比數(shù)列的性質(zhì)

專(zhuān)題：綜合題,等差數(shù)列與等比數(shù)列

分析：（Ⅰ）2S_n=-a₂+2a_n+1⇒當(dāng)n≥2時(shí)，2S_n-1=-a₂+2a_n，兩式相減，可得

an+1

an

=2（n≥2），驗(yàn)證可得n=1時(shí)也滿足

an+1

an

=2，從而知{a_n}是首項(xiàng)a₁=2，公比為2的等比數(shù)列，于是可得數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式；
（Ⅱ）利用裂項(xiàng)法易求b_n=

1

a

（

1

2n-1-1

-

1

2n-1

），從而可求T_n=

1

a

（2-

1

2n-1

），于是可得aT_n=2-

1

2n-1

，利用n≥2，即可證得1≤aT_n＜2．

解答： 解：（Ⅰ）∵2S_n=-a₂+2a_n+1，
∴當(dāng)n≥2時(shí)，2S_n-1=-a₂+2a_n，
兩式相減得2a_n=2a_n+1-2a_n（n≥2），
∴

an+1

an

=2；
又當(dāng)n=1時(shí)，2a₁=-a₂+2a₂，得a₂=2a₁，
當(dāng)a₁=a=0時(shí)，此時(shí)a_n=0，{a_n}不是等比數(shù)列，
當(dāng)a≠0時(shí)，

an+1

an

=2，此時(shí){a_n}是首項(xiàng)a₁=a，公比為2的等比數(shù)列，
∴a_n=a•2^n-1．
（Ⅱ）∵b₁=

1

a

，a_n=a•2^n-1，
當(dāng)n≥2時(shí)，b_n=

a•2n-1

(a•2n-1-a)(a•2n-a)

=

1

a

（

1

2n-1-1

-

1

2n-1

），
∴T_n=b₁+b₂+…+b_n
=

1

a

[1+（

1

21-1

-

1

22-1

）+（

1

22-1

-

1

23-1

）+…+（

1

2n-1-1

-

1

2n-1

）]
=

1

a

（2-

1

2n-1

）．
∴aT_n=2-

1

2n-1

，
∵n≥2，∴2ⁿ≥4，∴aT_n≥

5

3

＞1，又

1

2n-1

＞0，∴aT_n＜2．
而當(dāng)n=1時(shí)，aT_n=1，
故1≤aT_n＜2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查數(shù)列的求和，著重考查等差關(guān)系的確定與裂項(xiàng)法求和，考查分類(lèi)討論思想與推理運(yùn)算及證明能力，屬于難題．