三、解答题

21．（本小题满分14分）

在数列中，，其中．

（Ⅰ）求数列的通项公式；

（Ⅱ）求数列的前项和；

（Ⅲ）证明存在，使得对任意均成立．

本小题以数列的递推关系式为载体，主要考查等比数列的前项和公式、数列求和、

不等式的证明等基础知识与基本方法，考查归纳、推理、运算及灵活运用数学知识

分析问题和解决问题的能力．满分14分．

（Ⅰ）解法一：，

，

．

由此可猜想出数列的通项公式为．

以下用数学归纳法证明．

（1）当时，，等式成立．

（2）假设当时等式成立，即，

那么

．

这就是说，当时等式也成立．根据（1）和（2）可知，等式

对任何都成立．

解法二：由，，

可得，

所以为等差数列，其公差为1，首项为0，故，

所以数列的通项公式为．

（Ⅱ）解：设，　　　①

　　　　　　　　②

当时，①式减去②式，

得，

．

这时数列的前项和．

当时，．这时数列的前项和．

（Ⅲ）证明：通过分析，推测数列的第一项最大，下面证明：

．　　　　③

由知，要使③式成立，只要，

因为

．

所以③式成立．

因此，存在，使得对任意均成立．