Question

(2013·杭州模擬)已知數(shù)列{a_n}的前n項(xiàng)和S_n＝－a_n－^n－1＋2(n∈N^*)，數(shù)列{b_n}滿足b_n＝2ⁿa_n．
(1)求證數(shù)列{b_n}是等差數(shù)列，并求數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式．
(2)設(shè)數(shù)列的前n項(xiàng)和為T(mén)_n，證明：n∈N^*且n≥3時(shí)，T_n＞．
(3)設(shè)數(shù)列{c_n}滿足a_n(c_n－3ⁿ)＝(－1)^n－1λn(λ為非零常數(shù)，n∈N^*)，問(wèn)是否存在整數(shù)λ，使得對(duì)任意n∈N^*，都有c_n＋1＞c_n．

Answer 1

（1）a_n＝(n∈N^*)
（2）見(jiàn)解析
（3）存在整數(shù)λ＝－1，使得對(duì)任意n∈N^*有c_n＋1＞c_n．

(1)在S_n＝－a_n－^n－1＋2中，令n＝1，可得S₁＝－a₁－1＋2＝a₁，即a₁＝，
當(dāng)n≥2時(shí)，S_n－1＝－a_n－1－^n－2＋2，
所以a_n＝S_n－S_n－1＝－a_n＋a_n－1＋^n－1，
所以2a_n＝a_n－1＋^n－1，即2ⁿa_n＝2^n－1a_n－1＋1．
因?yàn)閎_n＝2ⁿa_n，所以b_n＝b_n－1＋1，即當(dāng)n≥2時(shí)，b_n－b_n－1＝1．
又b₁＝2a₁＝1，所以數(shù)列{b_n}是首項(xiàng)和公差均為1的等差數(shù)列．
于是b_n＝1＋(n－1)·1＝n＝2ⁿa_n，
所以a_n＝(n∈N^*)．
(2)由(1)得c_n＝a_n＝(n＋1)ⁿ，
所以T_n＝2×＋3ײ＋4׳＋…＋(n＋1)ⁿ，①
T_n＝2ײ＋3׳＋4×⁴＋…＋(n＋1)^n＋1．②
由①－②得T_n＝1＋²＋³＋…＋ⁿ－(n＋1)^n＋1
＝1＋－(n＋1)^n＋1
＝－，
所以T_n＝3－，
T_n－＝3－－
＝，
于是確定T_n與的大小關(guān)系等價(jià)于比較2ⁿ與2n＋1的大小，
由2＜2×1＋1；2²＜2×2＋1；2³＞2×3＋1；2⁴＞2×4＋1；2⁵＞2×5＋1；…
可猜想當(dāng)n≥3時(shí)，2ⁿ＞2n＋1，證明如下：
方法一：①當(dāng)n＝3時(shí)，對(duì)上式驗(yàn)算顯示成立．
②假設(shè)當(dāng)n＝k時(shí)成立，則n＝k＋1(k≥2)時(shí)，
2^k＋1＝2·2^k＞2(2k＋1)＝4k＋2＝2(k＋1)＋1＋(2k－1)＞2(k＋1)＋1，
所以當(dāng)n＝k＋1時(shí)猜想也成立．
綜合①②可知，對(duì)一切n≥3的正整數(shù)，都有2ⁿ＞2n＋1．
方法二：當(dāng)n≥3時(shí)，
2ⁿ＝(1＋1)ⁿ＝＋＋＋…＋＋≥＋＋＋＝2n＋2＞2n＋1，
綜上所述，當(dāng)n≥3時(shí)，T_n＞．
(3)因?yàn)閏_n＝3ⁿ＋＝3ⁿ＋(－1)^n－1λ·2ⁿ，
所以c_n＋1－c_n＝[3^n＋1＋(－1)ⁿλ·2^n＋1]－[3ⁿ＋(－1)^n－1λ·2ⁿ]
＝2·3ⁿ－3λ(－1)^n－1·2ⁿ＞0，
所以(－1)^n－1·λ＜^n－1．①
當(dāng)n＝2k－1(k＝1,2,3，…)時(shí)，①式即為λ＜^2k－2，②
依題意，②式對(duì)k＝1,2,3，…都成立，所以λ＜1，
當(dāng)n＝2k，k＝1,2,3，…時(shí)，①式即為λ＞－^2k－1，③
依題意，③式對(duì)k＝1,2,3，…都成立，
所以λ＞－，所以－＜λ＜1，又λ≠0，
所以存在整數(shù)λ＝－1，使得對(duì)任意n∈N^*有c_n＋1＞c_n．