Question

15．若公比為q的等比數(shù)列{a_n}的首項(xiàng)a₁=1且滿足a_n=$\frac{{a}_{n-1}+{a}_{n-2}}{2}$（n=3，4，…）．
（1）求q的值和{a_n}的通項(xiàng)公式；
（2）令b_n=$\frac{n}{2}$•a_n，求數(shù)列{b_n}的前n項(xiàng)和S_n；
（3）若數(shù)列{b_n}不為等差數(shù)列，不等式-m²+$\frac{5}{2}$m+3≥（2-9S_n）•（-1）ⁿ-（$\frac{1}{2}$）^n-1對(duì)?n∈N^*恒成立，求實(shí)數(shù)m的取值范圍．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)等比數(shù)列的性質(zhì)以及遞推公式即可求出q的值，即可寫(xiě)出通項(xiàng)公式，
（2）分兩種情況，當(dāng)q=1時(shí)，易求出前n項(xiàng)和S_n，當(dāng)q=-$\frac{1}{2}$時(shí)，根據(jù)錯(cuò)位相減法即可求出前n項(xiàng)和S_n，
（3）化簡(jiǎn)（2-9S_n）•（-1）ⁿ-（$\frac{1}{2}$）^n-1=C_n=3n•（$\frac{1}{2}$）ⁿ，令C_n=3n•（$\frac{1}{2}$）ⁿ，得到當(dāng)n≥3時(shí)，C_n＜C_n-1，繼而求出最大值，即可得到-m²+$\frac{5}{2}$m+3≥$\frac{3}{2}$，解得即可．

解答 解：（1）由題：a_n=$\frac{{a}_{n-1}+{a}_{n-2}}{2}$得到2q^n-1-q^n-2-q^n-3=0，即2q²-q-1=0，
解得：q=1或q=-$\frac{1}{2}$，
當(dāng)q=1時(shí)，a_n=1；
當(dāng)q=-$\frac{1}{2}$時(shí)，a_n=（-$\frac{1}{2}$）^n-1．
（2）當(dāng)q=1時(shí)，b_n=$\frac{n}{2}$，∴S_n=$\frac{1}{2}$（1+2+3+…+n）=$\frac{n（n+1）}{4}$，
當(dāng)q=-$\frac{1}{2}$時(shí)，b_n=$\frac{n}{2}$•（-$\frac{1}{2}$）^n-1．
令T_n=1•（-$\frac{1}{2}$）⁰+2•（-$\frac{1}{2}$）¹+…+n•（-$\frac{1}{2}$）^n-1．①
∴-$\frac{1}{2}$T_n=1•（-$\frac{1}{2}$）¹+2•（-$\frac{1}{2}$）²+…+（n-1）•（-$\frac{1}{2}$）^n-1+n•（-$\frac{1}{2}$）ⁿ．②
①-②得：$\frac{3}{2}$T_n=1+（-$\frac{1}{2}$）+（-$\frac{1}{2}$）²+…+（-$\frac{1}{2}$）^n-1-n•（-$\frac{1}{2}$）ⁿ=$\frac{2}{3}$-$\frac{2}{3}$•（-$\frac{1}{2}$）ⁿ-n•（-$\frac{1}{2}$）ⁿ，
∴T_n=$\frac{4}{9}$-$\frac{6n+4}{9}$•（-$\frac{1}{2}$）ⁿ，
∴S_n=$\frac{1}{2}$T_n=$\frac{2}{9}$-$\frac{3n+2}{9}$•（-$\frac{1}{2}$）ⁿ，
（3）數(shù)列{b_n}不為等差數(shù)列，∴S_n=$\frac{1}{2}$T_n=$\frac{2}{9}$-$\frac{3n+2}{9}$•（-$\frac{1}{2}$）ⁿ，
∴（2-9S_n）•（-1）ⁿ-（$\frac{1}{2}$）^n-1=（3n+2）•（$\frac{1}{2}$）ⁿ-（$\frac{1}{2}$）^n-1=3n•（$\frac{1}{2}$）ⁿ，
令C_n=3n•（$\frac{1}{2}$）ⁿ，
∴C_n-C_n-1=3（2-n）•（$\frac{1}{2}$）ⁿ，
∴當(dāng)n≥3時(shí)，C_n＜C_n-1，
∴C_n＜C_n-1＜…＜C₄＜C₃＜C₂=C₁=$\frac{3}{2}$
∴-m²+$\frac{5}{2}$m+3≥$\frac{3}{2}$．
即2m²-5m-3≤0，
∴-$\frac{1}{2}$≤m≤3

點(diǎn)評(píng) 本題考查數(shù)列的求和，考查了等比關(guān)系的確定，訓(xùn)練了錯(cuò)位相減法求數(shù)列的和，考查了數(shù)列的函數(shù)特性，是中檔題．