Question

等差數(shù)列{ a_n}中a₃=7，a₁+a₂+a₃=12，記S_n為{a_n}的前n項(xiàng)和，令b_n=a_na_n+1，數(shù)列{}的前n項(xiàng)和為T_n．
（1）求a_n和S_n；
（2）求證：T_n＜；
（3）是否存在正整數(shù)m，n，且1＜m＜n，使得T₁，Tm，Tn成等比數(shù)列？若存在，求出m，n的值，若不存在，說(shuō)明理由．

Answer 1

解：（1）設(shè)數(shù)列{a_n}的公差為d，
由a₃=a₁+2d=7，a₁+a₂+a₃=3a₁+3d=12，
解得a₁=1，d=3，
∴a_n=3n-2，
=．
（2）∵b_n=a_na_n+1=（3n-2）（3n+1），
∴=，

=．
（3）由（2）知，，∴，，，
∵T₁，Tm，Tn成等比數(shù)列，
∴=，
即，
當(dāng)m=1時(shí)，7=，n=1，不合題意；
當(dāng)m=2時(shí)，，n=16，符合題意；
當(dāng)m=3時(shí)，，n無(wú)正整數(shù)解；
當(dāng)m=4時(shí)，，n無(wú)正整數(shù)解；
當(dāng)m=5時(shí)，，n無(wú)正整數(shù)解；
當(dāng)m=6時(shí)，，n無(wú)正整數(shù)解；
當(dāng)m≥7時(shí)，m²-6m-1=（m-3）²-10＞0，
則，而，
所以，此時(shí)不存在正整數(shù)m，n，且7＜m＜n，使得T₁，Tm，Tn成等比數(shù)列．
綜上，存在正整數(shù)m=2，n=16，且1＜m＜n，使得T₁，Tm，Tn成等比數(shù)列．
分析：（1）設(shè)數(shù)列{a_n}的公差為d，由a₃=a₁+2d=7，a₁+a₂+a₃=3a₁+3d=12，解得a₁=1，d=3，由此能求出a_n和S_n．
（2）由b_n=a_na_n+1=（3n-2）（3n+1），知=，由此能夠證明T_n＜．
（3）由（2）知，，故，，，由T₁，Tm，Tn成等比數(shù)列，能夠推導(dǎo)出存在正整數(shù)m=2，n=16，且1＜m＜n，使得T₁，Tm，Tn成等比數(shù)列．
點(diǎn)評(píng)：本題考查數(shù)列的通項(xiàng)公式和前n項(xiàng)和的求法，考查不等式的證明，考查正整數(shù)的求法．考查數(shù)列、不等式知識(shí)，考查化歸與轉(zhuǎn)化、分類與整合的數(shù)學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生的抽象概括能力、推理論證能力、運(yùn)算求解能力和創(chuàng)新意識(shí)．