Question

數(shù)列{b_n}定義如下：對(duì)于正整數(shù)m，b_m是使不等式a_n≥m成立中的所有n中的最小值
（Ⅰ）若正項(xiàng)數(shù)列{a_n}前n和為S_n，

Sn

是

1

4

與（a_n+1）²的等比中項(xiàng)，求a_n及b_n通項(xiàng)；
（Ⅱ）若數(shù)列{a_n}通項(xiàng)為a_n=pn+q（n∈N^*，p＞0），是否存在p和q，使得b_m=3m+2（m∈N^*），如果存在，求出p和q的取值范圍，如果不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

分析：（Ⅰ）根據(jù)題中已知條件結(jié)合數(shù)列的基本性質(zhì)便可求出數(shù)列an的通項(xiàng)公式，然后利用題中關(guān)于bn的定義便可求出數(shù)列分別討論n為奇數(shù)和偶數(shù)時(shí)bn的表達(dá)式便可求得bn的通項(xiàng)公式；
（Ⅱ）存在，根據(jù)題中條件先求出p、q與m的關(guān)系可知3p-1＞0（或3p-1＜0）不符合條件，然后3p-1=0便可求出p值，進(jìn)而求得q的取值范圍．

解答：解：（Ⅰ）由于

Sn

是

1

4

與（a_n+1）²的等比中項(xiàng)，∴Sn=

1

4

(an+1)2
當(dāng)n=1時(shí)，S1=

1

4

(a1+1)2，∴a₁=1，（2分）
當(dāng)n≥2時(shí)，an=Sn-Sn-1=

1

4

(an+1)-

1

4

(an-1+1)，由a_n＞0，化簡(jiǎn)有a_n-a_n-1=2
所以{a_n}是等差數(shù)列，a_n=2n-1，檢驗(yàn)當(dāng)n=1時(shí)也適合，即a_n=2n-1（5分）
對(duì)于正整數(shù)，由a_n≥m，得n≥

m+1

2

．
根據(jù)b_m的定義可知：當(dāng)m=2k-1時(shí)，b_m=k（k∈N^*）；當(dāng)m=2k時(shí)，b_m=k+1（k∈N^*）．
∴bn=

n+1 2 ，n是奇數(shù) n 2 +1，n是偶數(shù)

（9分）
（Ⅱ）假設(shè)存在p和q滿足條件，由不等式pn+q≥m及p＞0，得：n≥

m-q

p

．
∵b_m=3m+2（m∈N^*），根據(jù)b_m的定義可知，對(duì)于任意的正整數(shù)m 都有3m+1＜

m-q

p

≤3m+2，即-2p-q≤（3p-1）m＜-p-q對(duì)任意的正整數(shù)m都成立．
當(dāng)3p-1＞0（或3p-1＜0）時(shí)，得m＜-

p+q

3p-1

（或m≤-

2p+q

3p-1

），
這與上述結(jié)論矛盾！（13分）
當(dāng)3p-1=0，即p=

1

3

時(shí)，得-

2

3

-q≤0＜-

1

3

-q，解得-

2

3

≤q＜-

1

3

．
∴存在p和q，使得b_m=3m+2（m∈N^*）；
p和q的取值范圍分別是p=

1

3

，-

2

3

≤q＜-

1

3

．（16分）

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了考查了數(shù)列的遞推公式，學(xué)生的計(jì)算能力和對(duì)數(shù)列的綜合掌握，解題時(shí)注意整體思想和轉(zhuǎn)化思想的運(yùn)用，是各地高考的熱點(diǎn)，屬于中檔題．