Question

已知正項(xiàng)數(shù)列a_n滿足：a₁=1，n≥2時(shí)，（n-1）a_n²=na_n-1²+n²-n．
（1）求數(shù)列a_n的通項(xiàng)公式；
（2）設(shè)a_n=2ⁿ•b_n，數(shù)列b_n的前n項(xiàng)和為S_n，是否存在正整數(shù)m，使得對(duì)任意的n∈N*，m-3＜S_n＜m恒成立？若存在，求出所有的正整數(shù)m；若不存在，說(shuō)明理由．

Answer 1

分析：（1）先由（n-1）a_n²=na_n-1²+n²-n得

a 2 n

n

=

a 2 n-1

n-1

+1，令Bn=

a 2 n

n

可得B_n-B_n-1=1，求出B_n=B₁+（n-1）d，利用其結(jié)論即可求出數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式；
（2）先利用錯(cuò)位相減法求出S_n的表達(dá)式，進(jìn)而求出S_n的最大最小值（或范圍）即可求出所有的正整數(shù)m．

解答：解：（1）由（n-1）a_n²=na_n-1²+n²-n
得

a 2 n

n

=

a 2 n-1

n-1

+1，令Bn=

a 2 n

n

∴B_n-B_n-1=1（n≥2）
∴B_n=B₁+（n-1）d
而B1=

a 2 1

1

=1
∴B_n=1+（n-1）•1=n即

a 2 n

n

=n
即a_n²=n²，
由正項(xiàng)數(shù)列知a_n=n（6分）
（2）由a_n=2ⁿ•b_n得bn=

n

2n

∴s_n=b₁+b₂+…+b_n
=

1

2

+

2

22

+

3

23

 +…+

n

2n

   ①

1

2

s_n=

1

22

+

2

23

 +…+

n

2n+1

   ②
①-②：

1

2

s_n=

1

2

+

1

22

+

1

23

+…+

1

2n

-

n

2n+1

∴s_n=2-

n+2

2n

，sn+1=2-

n+3

2n+1

．
∴sn+1-sn=

n+1

2n+1

＞0．
∴S_n的min=S1=

1

2

而S_n的max→2
∴當(dāng)m=2或m=3時(shí)
使m-3＜S_n＜m恒成立（13分）

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查數(shù)列遞推式的應(yīng)用以及錯(cuò)位相減求和的應(yīng)用，錯(cuò)位相減法適用于一等差數(shù)列乘一等比數(shù)列組合而成的新數(shù)列．