已知数列{an}是等比数列,Sn为其前n项和.
(1)若S4,S10,S7成等差数列,证明a1,a7,a4也成等差数列;
(2)设S3=
,S6=
,bn=λan-n2,若数列{bn}是单调递减数列,求实数λ的取值范围.
(1)若S4,S10,S7成等差数列,证明a1,a7,a4也成等差数列;
(2)设S3=
| 3 |
| 2 |
| 21 |
| 16 |
分析:(1)设数列{an}的公比为q,根据等差中项的性质可知2S10=S4+S7,代入等比数列求和公式整理得1+q3=2q6.进而根据等比数列的通项公式可推断a1+a4=2a7.进而证明原式.
(2)把等比数列的求和公式代入S3和S6,两式相除即可求得q,把q代入S3求得a1,进而可得数列{an}的通项公式,根据数列{bn}是单调递减数列可知bn+1<bn,把bn=λan-n2代入不等式,进而根据当n是奇数时,当n=1时取最大值;n是偶数时,当n=2时取最大值,进而得到λ的范围.
(2)把等比数列的求和公式代入S3和S6,两式相除即可求得q,把q代入S3求得a1,进而可得数列{an}的通项公式,根据数列{bn}是单调递减数列可知bn+1<bn,把bn=λan-n2代入不等式,进而根据当n是奇数时,当n=1时取最大值;n是偶数时,当n=2时取最大值,进而得到λ的范围.
解答:解:(1)证明:设数列{an}的公比为q,
因为S4,S10,S7成等差数列,所以q≠1,且2S10=S4+S7.
所以
=
+
,
因为1-q≠0,所以1+q3=2q6.
所以a1+a1q3=2a1q6,即a1+a4=2a7.
所以a1,a7,a4也成等差数列.
(2)因为S3=
,S6=
,
所以
=
,①
=
,②
由②÷①,得1+q3=
,所以q=-
,代入①,得a1=2.
所以an=2•(-
)n-1,
又因为bn=λan-n2,所以bn=2λ(-
)n-1-n2,
由题意可知对任意n∈N*,数列{bn}单调递减,
所以bn+1<bn,即2λ(-
)n-(n+1)2<2λ(-
)n-1-n2,
即6λ(-
)n<2n+1对任意n∈N*恒成立,
当n是奇数时,λ>-
,当n=1时,-
取得最大值-1,
所以λ>-1;
当n是偶数时,λ<
,当n=2时,
取得最小值
,
所以λ<
.
综上可知,-1<λ<
,即实数λ的取值范围是(-1,
).
因为S4,S10,S7成等差数列,所以q≠1,且2S10=S4+S7.
所以
| 2a1(1-q10) |
| 1-q |
| a1(1-q4) |
| 1-q |
| a1(1-q7) |
| 1-q |
因为1-q≠0,所以1+q3=2q6.
所以a1+a1q3=2a1q6,即a1+a4=2a7.
所以a1,a7,a4也成等差数列.
(2)因为S3=
| 3 |
| 2 |
| 21 |
| 16 |
所以
| a1(1-q3) |
| 1-q |
| 3 |
| 2 |
| a1(1-q6) |
| 1-q |
| 21 |
| 16 |
由②÷①,得1+q3=
| 7 |
| 8 |
| 1 |
| 2 |
所以an=2•(-
| 1 |
| 2 |
又因为bn=λan-n2,所以bn=2λ(-
| 1 |
| 2 |
由题意可知对任意n∈N*,数列{bn}单调递减,
所以bn+1<bn,即2λ(-
| 1 |
| 2 |
| 1 |
| 2 |
即6λ(-
| 1 |
| 2 |
当n是奇数时,λ>-
| (2n+1)2n |
| 6 |
| (2n+1)2n |
| 6 |
所以λ>-1;
当n是偶数时,λ<
| (2n+1)2n |
| 6 |
| (2n+1)2n |
| 6 |
| 10 |
| 3 |
所以λ<
| 10 |
| 3 |
综上可知,-1<λ<
| 10 |
| 3 |
| 10 |
| 3 |
点评:本题主要考查等比数列的性质,考查了学生根据已知条件,分析和解决问题的能力.