在数列 $\left\{ {a_n} \right\}$ 中,${a_1} = 1$,${a_{n + 1}} = c{a_n} + {c^{n + 1}}\left(2n + 1\right)\left(n \in {{\mathbb{N}}^ * }\right)$,其中实数 $c \ne 0$.
【难度】
【出处】
2010年高考重庆卷(理)
【标注】
  • 题型
    >
    数列
    >
    求数列的通项公式
  • 知识点
    >
    数列
    >
    数列的通项公式
    >
    求数列通项的累加(乘)法
  • 题型
    >
    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
  • 知识点
    >
    函数
    >
    常见初等函数
    >
    二次函数
  • 方法
    >
    思考方式
    >
    必要条件探路
  1. 求 $\left\{ {a_n} \right\}$ 的通项公式;
    标注
    • 题型
      >
      数列
      >
      求数列的通项公式
    • 知识点
      >
      数列
      >
      数列的通项公式
      >
      求数列通项的累加(乘)法
    答案
    ${a_n} = \left({n^2} - 1\right){c^n} + {c^{n - 1}} , n \in {{\mathbb{N}}^ * }$
    解析
    根据题意,有$$\dfrac{a_{n+1}}{c^{n+1}}=\dfrac{a_n}{c^n}+2n+1,$$于是可求得 $\dfrac{a_n}{c^n}=n^2-1+\dfrac 1c$,进而可得$$a_n=\left(n^2-1\right)c^n+c^{n-1},n\in\mathbb N^{\ast}.$$
  2. 若对一切 $k \in {{\mathbb{N}}^ * }$ 有 ${a_{2k}} > {a_{2k - 1}}$,求 $c$ 的取值范围.
    标注
    • 题型
      >
      不等式
      >
      恒成立与存在性问题
    • 知识点
      >
      函数
      >
      常见初等函数
      >
      二次函数
    • 方法
      >
      思考方式
      >
      必要条件探路
    答案
    $\left(-\infty,-\dfrac{1+\sqrt{13}}{6}\right)\cup [1,+\infty)$
    解析
    题意即题意即$$\forall k\in\mathbb N^{\ast},4\left(c^2-c\right)k^2+4ck-c^2+c-1>0,$$记 $f(x)=4(c^2-c)x^2+4cx-c^2+x-1$,对称轴为 $x=-\dfrac 1{2(x-1)}$,先探究必要条件:
    令 $k=1$ 得$$f(1)=3c^2+c-1>0,$$解得 $c>\dfrac {-1+\sqrt{13}}{2}$ 或 $c<-\dfrac {1+\sqrt{13}}{2}$;
    又 $c^2-c\geqslant 0$,解得 $c\geqslant 1$ 或 $c\leqslant 0$,对 $c=0,1$ 分别验证知 $c\geqslant 1$ 或 $c<0$.
    于是有 $c<-\dfrac {1+\sqrt{13}}{2}$ 或 $c\geqslant 1$,下面证明当 $c$ 在这个范围内时,不等式恒成立:
    当 $c\geqslant 1$ 时,$f(x)$ 的对称轴 $x=-\dfrac 1{2(c-1)}<0$,所以 $f(1)>0$ 可以保证当 $x\geqslant 1$ 时,$f(x)>0$;
    当 $c<-\dfrac {1+\sqrt{13}}{2}$ 时,$f(x)$ 的对称轴 $x=-\dfrac 1{2(c-1)}<\dfrac 12$,所以 $f(x)$ 在 $(1,+\infty)$ 上单调递增,从而 $f(1)>0$ 可以保证当 $x\geqslant 1$ 时,$f(x)>0$;
    综上知 $c$ 的取值范围是 $\left(-\infty,-\dfrac{1+\sqrt{13}}6\right)\cup\left[1,+\infty\right)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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