Question

數(shù)列{a_n}，{b_n}滿足：

an+1=kan+n bn=an- 2 3 n+ 4 9

，(k∈R)．
（1）當(dāng)a₁=1時(shí)，求證：{a_n}不是等差數(shù)列；
（2）當(dāng)k=-

1

2

時(shí)，試求數(shù)列{b_n}是等比數(shù)列時(shí)，實(shí)數(shù)a₁滿足的條件；
（3）當(dāng)k=-

1

2

時(shí)，是否存在實(shí)數(shù)a₁，使得對任意正整數(shù)n，都有

1

3

≤Sn≤

2

3

成立（其中S_n是數(shù)列{b_n}的前n項(xiàng)和），若存在，求出a₁的取值范圍；若不存在，試說明理由．

Answer 1

分析：（1）要證明：{a_n}不是等差數(shù)列，我們只要舉出并不是所有項(xiàng)與前一項(xiàng)的積都為定值即可，我們可以根據(jù)已知條件，分別求出a₁，a₂，a₃，再進(jìn)行判斷，易得結(jié)論．
（2）當(dāng)k=-

1

2

時(shí)，我們由

an+1=kan+n bn=an- 2 3 n+ 4 9

，(k∈R)．可以數(shù)列{b_n}的通項(xiàng)公式，再由數(shù)列{b_n}是等比數(shù)列時(shí)，各項(xiàng)值及公比均不為零，不難得到實(shí)數(shù)a₁滿足的條件
（3）當(dāng)k=-

1

2

時(shí)，我們由（2）的結(jié)論，對實(shí)數(shù)a₁進(jìn)行分類討論，即分為：數(shù)列{b_n}不是等比數(shù)列和數(shù)列{b_n}是等比數(shù)列兩種情況，最后將每類情況得到的結(jié)論進(jìn)行匯總，即可得到答案．

解答：證明：（1）a₁=1，a₂=k+1，a₃=k²+k+2，
又k²+k+2+1-（2k+2）=k²-k+1，而k²-k+1=0無實(shí)數(shù)解，
則2a₂≠a₁+a₃，從而{a_n}不是等差數(shù)列．
（2）當(dāng)k=-

1

2

時(shí)，an+1=-

1

2

an+n，b1=a1-

2

9

，
因?yàn)?span id="09lwstj" class="MathJye">bn+1=an+1-

2

3

(n+1)+

4

9

=-

1

2

bn，故bn+1=(-

1

2

)n-1(a1-

2

9

)，
從而當(dāng)a1≠

2

9

時(shí)，數(shù)列{b_n}為等比數(shù)列；
（3）當(dāng)k=-

1

2

，a1=

2

9

時(shí)，S_n=0，不滿足題設(shè)，故a1≠

2

9

，數(shù)列{b_n}為等比數(shù)列．
其首項(xiàng)為b1=a1-

2

9

，公比為-

1

2

，于是Sn=

2

3

(a1-

2

9

)[1-(-

1

2

)n]．
若

1

3

≤Sn≤

2

3

，則

1

2[1-(- 1 2 )n]

+

2

9

≤a1≤

1

1-(- 1 2 )n

+

2

9

對任意正整數(shù)n恒成立，
而1-(-

1

2

)n得最大值為

3

2

，最小值為

3

4

，因此

8

9

≤a1≤

8

9

，即a1=

8

9

時(shí)，成立．

點(diǎn)評(píng)：要判斷一個(gè)數(shù)列是否為等差（比）數(shù)列，我們常用如下幾種辦法：①定義法；②等差（比）中項(xiàng)法；③通項(xiàng)公式法；④前n項(xiàng)和公式法．但要判斷一個(gè)數(shù)列不為等差（比）數(shù)列，只要舉出一個(gè)反例即可．