对于数列 $\{a_n\}$,若对任意 $m,n\in\mathbb N^*\land m\neq n$,都有 $\dfrac{a_m-a_n}{m-n}\geqslant t$($t$ 为常数)成立,则称数列 $\{a_n\}$ 具有性质 $P(t)$.
$(1)$ 若数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n=2^n$,且具有性质 $P(t)$,则 $t$ 的最大值为 ;
$(2)$ 若数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n=n^2-\dfrac an$,且具有性质 $P(10)$,则实数 $a$ 的取值范围是 .
$(1)$ 若数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n=2^n$,且具有性质 $P(t)$,则 $t$ 的最大值为
$(2)$ 若数列 $\{a_n\}$ 的通项公式为 $a_n=n^2-\dfrac an$,且具有性质 $P(10)$,则实数 $a$ 的取值范围是
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
$2$;$[36,+\infty)$
【解析】
不妨设 $m>n$,于是 $P(t)$ 即$$\forall m,n\in \mathbb N^*\land m>n,a_m-a_n\geqslant tm-tn,$$即$$\forall m,n\in\mathbb N^*\land m>n,a_m-tm\geqslant a_n-tn,$$即 $\{a_n-tn\}$ 是不减的数列.而数列 $\{a_n-tn\}$ 的差分$$\Delta\left(a_n-tn\right)=\Delta a_n-t,$$其中 $n\in\mathbb N^*\land n\geqslant 2$.因此性质 $P(t)$ 即数列 $\{a_n\}$ 的差分 $\{\Delta a_n\}$ 有下界 $t$.
第一空 考虑数列 $\{a_n\}$ 的差分$$\Delta a_n=2^n-2^{n-1}=2^{n-1},$$其中 $n\in\mathbb N^*\land n\geqslant 2$,其最小值为 $2$,因此 $t$ 的最大值为 $2$.
第二空 数列 $\{a_n\}$ 的差分$$\Delta a_n=n^2-\dfrac an-\left[(n-1)^2-\dfrac{a}{n-1}\right]=2n-1+\dfrac{a}{n(n-1)},$$根据题意,有$$\forall n\in\mathbb N^*\land n\geqslant 2,2n-1+\dfrac{a}{n(n-1)}\geqslant 10,$$即$$\forall n\in\mathbb N^*\land n\geqslant 2,a\geqslant n(n-1)(11-2n).$$如图,可以根据零点 $n=0,1,\dfrac{11}2$ 勾勒数列 $b_n=n(n-1)(11-2n)$ 的散点图形成的折线形状.
因此右侧的最大值为$$\max\{b_2,b_3,b_4,b_5\}=\max\{14,30,36,20\}=36,$$于是 $a$ 的取值范围是 $[36,+\infty)$.

题目
答案
解析
备注