Question

已知數(shù)列{a_n}中，a₁=a，a₂=t（常數(shù)t＞0），S_n是其前n項和，且Sn=

n(an-a1)

2

．
（Ⅰ）求a的值；
（Ⅱ）試確定數(shù)列{a_n}是否是等差數(shù)列，若是，求出其通項公式；若不是，說明理由；
（Ⅲ）令bn=

Sn+2

Sn+1

+

Sn+1

Sn+2

，求證：2n＜b₁+b₂+…+b_n＜2n+3．（n∈N^*）．

Answer 1

（Ⅰ）令Sn=

n(an-a1)

2

中n=1，即得a=0…（2分）
（Ⅱ）由（Ⅰ）得：Sn=

n(an-a1)

2

=

nan

2

，即有2S_n=na_n，
又有2S_n-1=（n-1）a_n-1（n≥2）
兩式相減得：2a_n=na_n-（n-1）a_n-1（n≥2），
即（n-2）a_n=（n-1）a_n-1（n≥2），…（5分）
于是（n-3）a_n-1=（n-2）a_n-2，（n-4）a_n-2=（n-3）a_n-3，…，a₃=2a₂（n≥3），
以上n-4個等式相乘得：a_n=（n-1）a₂=（n-1）t（n≥3），…（8分）
經驗證a₁，a₂也適合此式，所以數(shù)列{a_n}是等差數(shù)列，其通項公式為a_n=（n-1）t．…（9分）
（Ⅲ）證明：由（Ⅱ）可得Sn=

n(n-1)t

2

，從而可得bn=

n+2

n

+

n

n+2

=2+2(

1

n

-

1

n+2

)＞2，
故b₁+b₂+…+b_n＞2n；                                    …（11分）
b₁+b₂+…+b_n=2n+2[（1-

1 3

）+（

1

2

-

1

4

）…+(

1

n

-

1

n+2

)]=2n+2（1+

1

2

-

1

n+1

-

1

n+2

）＜2n+3
綜上有，2n＜b₁+b₂+…+b_n＜2n+3．（n∈N^*）…（13分）