Question

設(shè)數(shù)列{a_n}的前n項(xiàng)和為S_n，已知S_n+1=pS_n+q（p，q為常數(shù)，n∈N^*），如果：a₁=2，a₂=1，a₃=q-3p．
（1）求p，q的值；
（2）求數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式；
（3）是否存在正整數(shù)m，n，使成立？若存在，求出所有符合條件的有序?qū)崝?shù)對（m，n）；若不存在，說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）利用S_n+1=pS_n+q，n取1，2，可得方程組，即可求p，q的值；
（2）利用和式，再寫一式，兩式相減，利用等比數(shù)列的通項(xiàng)公式，即可求數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式；
（3）先求和，再化簡不等式，確定m的取值，即可求得所有符合條件的有序?qū)崝?shù)對（m，n）．
解答：解：（1）由題意，知即，解之得…（4分）
（2）由（1）知，S_n+1=S_n+2，①
當(dāng)n≥2時，S_n=S_n-1+2，②
①-②得，a_n+1=a_n（n≥2），…（6分）
又a₂=a₁，所以數(shù)列{a_n}是首項(xiàng)為2，公比為的等比數(shù)列，
所以a_n=．…（8分）
（3）由（2）得，=，
由，得，即，…（10分）
即，
因?yàn)?^m+1＞0，所以2ⁿ（4-m）＞2，
所以m＜4，且2＜2ⁿ（4-m）＜2^m+1+4，①
因?yàn)閙∈N^*，所以m=1或2或3．…（12分）
當(dāng)m=1時，由①得，2＜2ⁿ×3＜8，所以n=1；
當(dāng)m=2時，由①得，2＜2ⁿ×2＜12，所以n=1或2；
當(dāng)m=3時，由①得，2＜2ⁿ＜20，所以n=2或3或4，
綜上可知，存在符合條件的所有有序?qū)崝?shù)對（m，n）為：（1，1），（2，1），（2，2），（3，2），（3，3），（3，4）．…（16分）
點(diǎn)評：本題考查等比數(shù)列的判斷與通項(xiàng)的求解，考查數(shù)列與不等式的綜合，考查方程組思想，考查學(xué)生分析解決問題的能力，綜合性強(qiáng)．