在数列
{an} 中,
a1=1,
an+1=can+cn+1(2n+1)(
n∈N∗),其中实数
c=0.
(1) 求
{an} 的通项公式;
(2) 若对一切
k∈N∗ 有
a2k>a2k−1,求
c 的取值范围.
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 令
bn=cnan. 由递推式得
bn+1=cn+1an+1=cnan+2n+1=bn+2n+1,且
b1=c1. 因此
bn=c1+∑j=1n−1(2j+1)=c1+n2−1,从而
an=cnbn=cn−1(c(n2−1)+1).
\item 由通项公式,
a2k−a2k−1=c2k−2((4k2−1)c2+(−4k2+4k+1)c−1)
由于
c2k−2>0,条件等价于
Dk(c)>0,其中
Dk(c)=(4k2−1)c2+(−4k2+4k+1)c−1. 特别地,
D1(c)=3c2+c−1>0,所以
c<6−1−13 或
c>6−1+13. 另一方面,直接计算得
Dk(c)=D1(c)+4(k−1)c((k+1)c−k). 当
c<6−1−13<0 时,后加项为正,故所有
Dk(c)>0. 当
c⩾1 时,
D1(c)>0,且后加项非负,故所有
Dk(c)>0. 若
0<c<1,则
Dk(4k2)(c)→c2−c<0,故充分大的
k 使
Dk(c)<0;若
6−1−13⩽c⩽0,则
D1(c)⩽0,也不满足严格不等式. 综上,
c 的取值范围为
(−∞,6−1−13)∪[1,+∞).
\end{enumerate}
\end{solution}