Question

設(shè)數(shù)列{a_n}的通項公式為a_n=an+b（n∈N^*，a＞0）．?dāng)?shù)列{b_n}定義如下：對于正整數(shù)m，b_m是使得不等式a_n≥m成立的所有n中的最小值．
（1）若a=2，b=-3，求b₁₀；
（2）若a=2，b=-1，求數(shù)列{b_m}的前2m項和公式；  
（3）是否存在a和b，使得？如果存在，求a和b的取值范圍；如果不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）由題意可得，a_n=2n-3，令a_n=2n-3≥10，可得最小的自然數(shù)n=7，從而求得b₁₀的值．
（2）令a_n≥m，求得 n≥．根據(jù)b_m的定義可知：當(dāng)m=2k-1時，bm=k（k∈N*）；當(dāng)m=2k時，b m=k+1（k∈N^*）．再由b₁+b₂+…+b_2m=（b₁+b₃+..b_2m-1）+（b₂+b₄+..+b_2m）=（1+2+3+..+m）+[2+3+4+..+（m+1）]，運算求得結(jié)果．
（3）假設(shè)存在a和b滿足條件，根據(jù)b_m的定義可知，an+b≥m，且a＞0，對于任意的正整數(shù)m，都有3m+1＜≤3m+2．當(dāng)3a-1＞0（或3a-1＜0）時，不滿足條件，當(dāng)3a-1=0時，可得-≤b＜-，從而得出結(jié)論．
解答：解：（1）由題意可得，a_n=an+b=2n-3，令a_n=2n-3≥10，可得n≥6.5，∴n=7，即b₁₀=7．
（2）∵a=2，b=-1，∴a_n=an+b=2n-1，對于正整數(shù)，令a_n≥m，求得 n≥．
根據(jù)b_m的定義可知：當(dāng)m=2k-1時，b_m=k（k∈N*）；
當(dāng)m=2k時，b_m=k+1（k∈N*）．
∴b₁+b₂+…+b_2m=（b₁+b₃+..b_2m-1）+（b₂+b₄+..+b_2m）
=（1+2+3+..+m）+[2+3+4+..+（m+1）]=+=m²+2m．
 （3）假設(shè)存在a和b滿足條件，∵b_m=3m+2（m∈N*），
根據(jù)b_m的定義可知，an+b≥m，且a＞0，即 n≥．
對于任意的正整數(shù)m，都有3m+1＜≤3m+2恒成立，即-2a-b≤（3a-1）m＜-a-b恒成立．
當(dāng)3a-1＞0（或3a-1＜0）時，可得 m＜- （或m≤-），這與m是任意的正整數(shù)相矛盾．
當(dāng)3a-1=0時，a=，可得--b≤0＜--b，即-≤b＜-，進(jìn)過檢驗，滿足條件．
綜上，存在a和b，使得，此時，a=，且-≤b＜-．
點評：本題考查數(shù)列的前n項和公式的求法，考查滿足條件的實數(shù)的取值范圍的求法，解題時要認(rèn)真審題，注意等價轉(zhuǎn)化思想和分類討論思想的合理運用，屬于中檔題．