Question

【題目】定義：對(duì)于任意，滿(mǎn)足條件且（M是與n無(wú)關(guān)的常數(shù)）的無(wú)窮數(shù)列稱(chēng)為M數(shù)列.

（1）若等差數(shù)列的前項(xiàng)和為，且，判斷數(shù)列是否是M數(shù)列，并說(shuō)明理由；

（2）若各項(xiàng)為正數(shù)的等比數(shù)列的前項(xiàng)和為，且，證明：數(shù)列是M數(shù)列，并指出M的取值范圍；

（3）設(shè)數(shù)列，問(wèn)數(shù)列是否是M數(shù)列？請(qǐng)說(shuō)明理由.

Answer 1

【答案】(1)數(shù)列不是M數(shù)列，證明見(jiàn)解析；(2)數(shù)列是M數(shù)列，證明見(jiàn)解析，M的取值范圍為；(3)當(dāng)時(shí)，數(shù)列是M數(shù)列.

【解析】

(1)由等差數(shù)列的性質(zhì)求等差數(shù)列的的公差，然后借助M數(shù)列的條件即可判斷數(shù)列是否是M數(shù)列；

(2)由等比數(shù)列的性質(zhì)求等比數(shù)列的公比，求前項(xiàng)和，然后借助M數(shù)列的條件判斷，，即可得出結(jié)論數(shù)列是M數(shù)列，并可得出M的取值范圍；

(3)先假設(shè)數(shù)列是M數(shù)列，然后由滿(mǎn)足M數(shù)列的條件， 恒成立，去絕對(duì)值討論滿(mǎn)足條件的的取值范圍，最后得出答案.

(1) 數(shù)列不是M數(shù)列，證明如下：

設(shè)等差數(shù)列的公差為，則由等差數(shù)列的性質(zhì)可得：，得，所以，則等差數(shù)列是遞增等差數(shù)列，恒有，即得數(shù)列無(wú)最大值，不滿(mǎn)足，故數(shù)列不是M數(shù)列；

(2) 設(shè)等比數(shù)列的公比為，由題意可得，所以由，，

解得，則，所以，，，

所以，即，滿(mǎn)足，

由，且，滿(mǎn)足，即滿(mǎn)足M數(shù)列的條件，故數(shù)列是M數(shù)列，且M，所以M的取值范圍為.

(3)若數(shù)列是M數(shù)列，則滿(mǎn)足，由

可得：， 恒成立，

當(dāng)時(shí)，可得，

令，由恒成立，可得：

若，則由，可得；

若，則由，可得(舍)；

若，則由，可得(舍)，

所以當(dāng)時(shí)，由可得，

當(dāng)時(shí)，由，可得恒成立，

所以當(dāng)時(shí)，， 恒成立，

又因?yàn)榇藭r(shí)恒成立，

綜上可得：當(dāng)時(shí)，數(shù)列滿(mǎn)足M數(shù)列的性質(zhì)要求，

所以當(dāng)時(shí)，數(shù)列是M數(shù)列.