设数列{an}的各项都是正数,且对任意n∈N*,都有a13+a23+a33+…+=Sn2,其中Sn为数列{an}的前n项和.
(I)求证:an2=2Sn-an;
(II)求数列{an}的通项公式;
(III)若bn=3n+(-1)n-1λ•2an(λ为非零常数,n∈N*),问是否存在整数λ,使得对任意n∈N*,都有bn+1>bn,若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由.
解:
(I)证明:当n=1时,a
13=a
12,∵a
1>0,∴a
1=1.
当n≥2时,a
13+a
23+…+a
n3=S
n2,
a
13+a
23+…+a
n-13=S
n-12,
两式相减知:a
n3=S
n2-S
n-12=a
n(2a
1+2a
2+…+2a
n-1+a
n),
∵a
n>0
∴a
n2=2a
1+2a
2+…+2a
n-1+2a
n-a
n∴a
n2=2S
n-a
n综上可知:∴a
n2=2S
n-a
n,n∈N*.
(II)∵a
n2=2S
n-a
n∴当n≥2时,a
n-12=2S
n-1-a
n-1,
∴a
n2-a
n-12=2(S
n-S
n-1)-a
n+a
n-1,
∴(a
n+a
n-1)(a
n-a
n-1-1)=0
又∵a
n+a
n-1>0,∴a
n-a
n-1-1=0
∴a
n-a
n-1=1
所以数列a
n为首项为1,公差为1的等差数列.
∴数列{a
n}的通项公式为:a
n=n,n∈N*.
(III)假设存在λ使得对任意的n∈N*,有b
n+1>b
n.
∵a
n=n,n∈N*
∴b
n=3
n+(-1)
n-1•λ

,
∴b
n+1-b
n=[3
n+1+(-1)
n•λ•2
n+1]-[3
n+(-1)
n-1•λ•2
n]
∴b
n+1-b
n=2•3
n-3λ(-1)
n-1•2
n>0
∴

对任意的n∈N*恒成立.
当n=2k-1,k∈N*时,

对任意的k∈N*恒成立.
∴λ<1
当n=2k,k∈N*时,

对任意的k∈N*恒成立.
∴λ>-

∴-

<λ<1,又∵λ≠0且λ∈Z
∴λ=-1.
∴存在整数λ=-1,使得对任意n∈N*有b
n+1>b
n成立.
分析:本题考查的是数列与不等式的综合题.在解答时:
(I)首先讨论n=1和n≥2时两种情况,结合通项与前n项和之间的关系通过作差、变形化简即可获得问题的解答;
(II)利用(1)的结论写出相邻的一项对应的关系式,注意保证n≥2.用作差法可分析知数列a
n为等差数列,进而即可获得数列的通项公式;
(III)首先假设存在λ使得满足题意,然后计算化简b
n+1-b
n,再结合恒成立问题进行转化,将问题转化为:

对任意的n∈N*恒成立.然后分n为奇偶数讨论即可获得λ的范围,再结合为整数即可获得问题的解答.
点评:本题考查的是数列与不等式的综合题.在解答的过程当中充分体现了数列通项与前n项和的知识、分类讨论的知识以及恒成立问题的解答规律.值得同学们体会和反思.