Question

設(shè)數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式為a_n=pn+q（n∈N^*，P＞0）．?dāng)?shù)列{b_n}定義如下：對(duì)于正整數(shù)m，b_m是使得不等式a_n≥m成立的所有n中的最小值．
（Ⅰ）若p=

1

2

，q=-

1

3

，求b₃；
（Ⅱ）若p=2，q=-1，求數(shù)列{b_m}的前2m項(xiàng)和公式；
（Ⅲ）是否存在p和q，使得b_m=3m+2（m∈N^*）？如果存在，求p和q的取值范圍；如果不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

分析：（Ⅰ）先得出a_n，再解關(guān)于n的不等式，利用正整數(shù)的條件得出具體結(jié)果；
（Ⅱ）先得出a_n，再解關(guān)于n的不等式，根據(jù){b_n}的定義求得b_n再求得S_2m；
（Ⅲ）根據(jù)b_m的定義轉(zhuǎn)化關(guān)于m的不等式恒成立問(wèn)題．

解答：解：（Ⅰ）由題意，得an=

1

2

n-

1

3

，
解

1

2

n-

1

3

≥3，得n≥

20

3

．
∴

1

2

n-

1

3

≥3成立的所有n中的最小正整數(shù)為7，即b₃=7．

（Ⅱ）由題意，得a_n=2n-1，
對(duì)于正整數(shù)m，由a_n≥m，得n≥

m+1

2

．
根據(jù)b_m的定義可知
當(dāng)m=2k-1時(shí)，b_m=k（k∈N^*）；
當(dāng)m=2k時(shí)，b_m=k+1（k∈N^*）．
∴b₁+b₂+…+b_2m=（b₁+b₃+…+b_2m-1）+（b₂+b₄+…+b_2m）=（1+2+3+…+m）+[2+3+4+…+（m+1）]=

m(m+1)

2

+

m(m+3)

2

=m2+2m．

（Ⅲ）假設(shè)存在p和q滿足條件，由不等式pn+q≥m及p＞0得n≥

m-q

p

．
∵b_m=3m+2（m∈N^*），根據(jù)b_m的定義可知，對(duì)于任意的正整數(shù)m都有3m+1＜

m-q

p

≤3m+2，
即-2p-q≤（3p-1）m＜-p-q對(duì)任意的正整數(shù)m都成立．
當(dāng)3p-1＞0（或3p-1＜0）時(shí)，得m＜-

p+q

3p-1

（或m≤-

2p+q

3p-1

），這與上述結(jié)論矛盾！
當(dāng)3p-1=0，即p=

1

3

時(shí)，得-

2

3

-q≤0＜-

1

3

-q，
解得-

2

3

≤q＜-

1

3

．（經(jīng)檢驗(yàn)符合題意）
∴存在p和q，使得b_m=3m+2（m∈N^*）；p和q的取值范圍分別是p=

1

3

，-

2

3

≤q＜-

1

3

．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查數(shù)列的概念、數(shù)列的基本性質(zhì)，考查運(yùn)算能力、推理論證能力、分類(lèi)討論等數(shù)學(xué)思想方法．本題是數(shù)列與不等式綜合的較難層次題．