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(文)已知数列{an}的前n项和为Sn,且对于任意n∈N*,总有Sn=2(an-1).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)在an与an+1之间插入n个数,使这n+2个数组成等差数列,当公差d满足3<d<4时,求n的值并求这个等差数列所有项的和T;
(3)记an=f(n),如果(n∈N*),问是否存在正实数m,使得数列{cn}是单调递减数列?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由.
【答案】分析:(1)当n=1时,可求得a1=2,当n≥2时Sn-1=2(an-1-1),与已知关系式相减,可求得an=2an-1,利用等比数列的概念即可求得数列{an}的通项公式;
(2)由题意,an+1=an+(n+1)d,可求得d=,利用3<d<4,可求得d=,从而可知等差数列首项为16,公差为,共有6项,利用等差数列的求和公式即可求得所有项的和T;
(3)(1)知f(n)=2n,依题意可求得cn=n•m2n,由cn+1<cn,可求得m2<1-对任意n∈N*成立,构造函数g(n)=1-,利用g(n)在n∈N*上单调递增的性质,得m的取值范围是(0,)时,数列{cn}是单调递减数列.
解答:解:(1)当n=1时,由已知a1=2(a1-1),得a1=2.
当n≥2时,由Sn=2(an-1),Sn-1=2(an-1-1),两式相减得an=2an-2an-1,
即an=2an-1,所以{an}是首项为2,公比为2的等比数列.
所以,an=2n(n∈N*).
(2)由题意,an+1=an+(n+1)d,故d=,即d=,
因为3<d<4,
所以3<<4,即3n+3<2n<4n+4,解得n=4,
所以d=.所以所得等差数列首项为16,公差为,共有6项.
所以这个等差数列所有项的和T==144.
所以,n=4,T=144.
(3)由(1)知f(n)=2n,
所以cn=n•f(n•)=n•=n•=n•=n•=n•m2n.
由题意,cn+1<cn,即(n+1)•m2n+2<n•m2n对任意n∈N*成立,
所以m2<1-对任意n∈N*成立.
因为g(n)=1-在n∈N*上是单调递增的,所以g(n)的最小值为g(1)=.
所以m2<.由m>0得m的取值范围是(0,).
所以,当m∈(0,)时,数列{cn}是单调递减数列.
点评:本题考查等差数列与等比数列的综合,突出等比数列的确定与等差数列的求和,考查构造函数思想与单调性的分析应用,属于难题.
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2
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