三、解答题
21.(本小题满分13分)
已知()是曲线上的点,,是数列的前项和,
且满足,,….
(I)证明:数列()是常数数列;
(II)确定的取值集合,使时,数列是单调递增数列;
(III)证明:当时,弦()的斜率随单调递增.
解:(I)当时,由已知得.
因为,所以. …… ①
于是. ……②
由②-①得. …… ③
于是. …… ④
由④-③得, …… ⑤
所以,即数列是常数数列.
(II)由①有,所以.由③有,,
所以,.
而⑤表明:数列和分别是以,为首项,6为公差的等差数列,
所以,,,
数列是单调递增数列且对任意的成立.
且
.
即所求的取值集合是.
(III)解法一:弦的斜率为
任取,设函数,则
记,则,
当时,,在上为增函数,
当时,,在上为减函数,
所以时,,从而,所以在和上都是增函数.
由(II)知,时,数列单调递增,
取,因为,所以.
取,因为,所以.
所以,即弦的斜率随单调递增.
解法二:设函数,同解法一得,在和上都是增函数,
所以,.
故,即弦的斜率随单调递增.
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