Question

已知数列{a_n}中，a₂=a（a为非零常数），其前n项和S_n满足：S_n=

n(an-a1)

2

(n∈N*)
（1）求数列{a_n}的通项公式；
（2）若a=2，且

1

4

a_m²-S_n=11，求m、n的值；
（3）是否存在实数a、b，使得对任意正整数p，数列{a_n}中满足a_n+b≤p的最大项恰为第3p-2项？若存在，分别求出a与b的取值范围；若不存在，请说明理由．

Answer 1

（1）由已知，得a₁=S₁=

1×(a1-a1)

2

=0，∴S_n=

nan

2

，
则有S_n+1=

(n+1)an+1

2

，
∴2（S_n+1-S_n）=（n+1）a_n+1-na_n，即（n-1）a_n+1=na_n  n∈N*，
∴na_n+2=（n+1）a_n+1，
两式相减得，2a_n+1=a_n+2+a_n   n∈N*，
即a_n+1-a_n+1=a_n+1-a_n    n∈N*，
故数列{a_n}是等差数列．
又a₁=0，a₂=a，∴a_n=（n-1）a．
（2）若a=2，则a_n=2（n-1），∴S_n=n（n-1）．
由

1

4

a

2m

-Sn=11，得n²-n+11=（m-1）²，即4（m-1）²-（2n-1）²=43，
∴（2m+2n-3）（2m-2n-1）=43．
∵43是质数，2m+2n-3＞2m-2n-1，2m+2n-3＞0，
∴

2m-2n-1=1 2m+2n-3=43

，解得m=12，n=11．
（3）由a_n+b≤p，得a（n-1）+b≤p．
若a＜0，则n≥

p-b

a

+1，不合题意，舍去；     
若a＞0，则n≤

p-b

a

+1．∵不等式a_n+b≤p成立的最大正整数解为3p-2，
∴3p-2≤

p-b

a

+1＜3p-1，
即2a-b＜（3a-1）p≤3a-b，对任意正整数p都成立．
∴3a-1=0，解得a=

1

3

，
此时，

2

3

-b＜0≤1-b，解得

2

3

＜b≤1．
故存在实数a、b满足条件，a与b的取值范围是a=

1

3

，

2

3

＜b≤1．