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已知數(shù)列{an}滿足:()S n +λa n ≥2λ n 恒成立,求實數(shù)λ的取值范圍.
參考答案:
答案:(1)首先,我們需要根據(jù)給定的條件推導(dǎo)出數(shù)列{an}的通項公式。由于題目中提到的條件是關(guān)于數(shù)列的前n項和Sn與通項an的關(guān)系,我們可以嘗試從這個關(guān)系出發(fā)。 由于Sn + λan = 2λn恒成立,我們可以考慮n=1時的情況,得到S1 + λa1 = 2λ。又因為S1 = a1,所以有a1 + λa1 = 2λ,解得a1 = 2λ / (1 + λ)。 對于n≥2的情況,我們有Sn-1 + λan-1 = 2λn-1。將Sn = Sn-1 + an代入Sn + λan = 2λn,得到Sn-1 + an + λan = 2λn。由于Sn-1 + λan-1 = 2λn-1,我們可以將Sn-1替換為2λn-1 - λan-1,得到: 2λn-1 - λan-1 + an + λan = 2λn 整理得到: an - λan = 2λn - 2λn-1 + λan-1 an(1 - λ) = λan-1 + 2λn - 2λn-1 an/an-1 = λ + 2λn - 2λn-1 / (1 - λ) 由于an/an-1 = an/a(n-1),我們可以推斷出數(shù)列{an}是一個等比數(shù)列,其公比為λ + 2λn - 2λn-1 / (1 - λ)。由于數(shù)列{an}的公比應(yīng)該與n無關(guān),因此我們可以推斷出λ必須滿足: λ + 2λn - 2λn-1 = λ(1 - λ) 解這個方程,我們得到λ = 0 或 λ = 1。但是由于λ = 0會導(dǎo)致數(shù)列{an}的每一項都為0,這與題目中的條件不符,因此我們排除λ = 0。所以,λ = 1。 因此,數(shù)列{an}的通項公式為an = (2n + 1)λn-1 = 2n + 1。 (2)根據(jù)(1)中得到的通項公式an = 2n + 1,我們可以看到an是一個關(guān)于n的線性函數(shù),因此不存在正整數(shù)r,s,t使得ar,as,at成等比數(shù)列。因為等比數(shù)列的性質(zhì)要求中間項的平方等于兩邊項的乘積,而線性函數(shù)的值不可能滿足這樣的條件。 (3)對于0 < λ < 1的情況,我們需要證明Sn + λan = 2λn恒成立。由于我們已經(jīng)知道an = 2n + 1,我們可以將an代入Sn + λan = 2λn中,得到: Sn + λ(2n + 1) = 2λn Sn = 2λn - λ(2n + 1) 由于λ < 1,我們可以推斷出隨著n的增加,Sn將趨向于0,因為2λn的增長速度慢于λ(2n + 1)的增長速度。因此,對于足夠大的n,Sn + λan將小于2λn,這與題目中的條件矛盾。 因此,不存在實數(shù)λ的取值范圍使得0 < λ < 1時,結(jié)論成立。 綜上所述,實數(shù)λ的取值范圍是{1}。
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