设数列{an}是首项为4，公差为1的等差数列，Sn为数列{bn}的前n项和，且Sn=n2+2n．（1）求数列{an}及{bn}的通项公式an和bn；（2）f(n

题型：解答题难度：一般来源：不详

设数列{a_n}是首项为4，公差为1的等差数列，S_n为数列{b_n}的前n项和，且S_n=n²+2n．
（1）求数列{a_n}及{b_n}的通项公式a_n和b_n；
（2）f(n)=

n+3，n为正奇数 2n+1，n为正偶数

问是否存在k∈N^*使f（k+27）=4f（k）成立．若存在，求出k的值；若不存在，说明理由；
（3）对任意的正整数n，不等式

a

(1+ 1 b1 )(1+ 1 b2 )…(1+ 1 bn )

-

1

n-1+an+1

≤0恒成立，求正数a的取值范围．

答案

（1）a_n=a₁+（n-1）d=4+n-1=n+3．
当n=1时，b₁=S₁=3．
当n≥2时，b_n=S_n-S_n-1=n²+2n-（n-1）²-2（n-1）=2n+1．
当n=1时上式也成立，
∴b_n=2n+1（n∈N^*）．
所以a_n=n+3，b_n=2n+1．
（2）假设符合条件的k（k∈N^*）存在，
由于f（n）=

n+3，n为正奇数 2n+1，n为正偶数

∴当k为正奇数时，k+27为正偶数
由f（k+27）=4f（k），得2（k+27）+1=4（k+3）．∴2k=43，k=

43

2

．（舍）
当k为正偶数时，k+27为正奇数，
由f（k+27）=4f（k），得（k+27）+3=4（2k+1）．即7k=26，∴k=

26

7

．（舍）
因此，符合条件的正整数k不存在
（3）将不等式变形并把a_n+1=n+4代入得a≤

1

2n+3

(1+

1

b1

)(1+

1

b2

)(1+

1

b3

)…(1+

1

bn

）．
设g（n）=

1

2n+3

(1+

1

b1

)(1+

1

b2

)…(1+

1

bn

）．∴

g(n+1)

g(n)

=

2n+3

2n+5

(1+

1

bn+1

)=

2n+3

2n+5

×

2n+4

2n+3

=

2n+4

2n+5 2n+3

．
又∵

(2n+5)(2n+3)

＜

(2n+5)+(2n+3)

2

=2n+4，∴

g(n+1)

g(n)

＞1，即g（n+1）＞g（n）．∴g（n）随n的增大而增大，故g（n）_min=g（1）=

1

5

(1+

1

3

)=

4 5

15

．∴0＜a≤

4 5

15

．