内容正文:
专题三 数列
规范答题系列二 数列类解答题
第二编 突破主干知识专题
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本课结束
(2022·天津河东区一模)(12分)已知数列{an}是公比大于1的等比数列,Sn为数列{an}的前n项和,S3=7,且a1+3,3a2,a3+4成等差数列.数列{bn}的前n项和为Tn,∀n∈N*满足 eq \f(Tn+1,n+1)- eq \f(Tn,n)= eq \f(1,2),且b1=1.
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
解题思路 (1)由等差中项和等比数列的通项公式依据题意列方程组,解方程组解得首项和公比,可得an,运用等差数列的定义与前n项和公式可得bn.
解 (1)由已知,得 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1+a2+a3=7,,\f((a1+3)+(a3+4),2)=3a2,))(1分)
即 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a1(1+q+q2)=7,,a1(1-6q+q2)=-7,))
又q>1,解得a1=1,q=2,故an=2n-1.(2分)
由 eq \f(Tn+1,n+1)- eq \f(Tn,n)= eq \f(1,2),T1=b1=1,
可得 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Tn,n)))是首项为1,公差为 eq \f(1,2)的等差数列,(3分)
eq \f(Tn,n)=1+ eq \f(1,2)(n-1)= eq \f(n+1,2),Tn= eq \f(n(n+1),2),(4分)
当n≥2时,bn=Tn-Tn-1= eq \f(n(n+1),2)- eq \f(n(n-1),2)=n,
经检验n=1时也符合上式,则bn=n,n∈N*.(6分)
(2)令cn= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(2,bn·bn+2),n为奇数,,an·bn,n为偶数,))求数列{cn}的前2n项和Q2n.
解题思路 (2)依据(1)求得cn,运用数列的分组转化法求和、裂项相消法求和和错位相减法求和,结合等比数列的求和公式可得所求和.
解 (2)cn= eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\f(1,n)-\f(1,n+2),n为奇数,,n·2n-1,n为偶数,))(7分)
Q2n=(c1+c3+…+c2n-1)+(c2+c4+…+c2n)
= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,3)+\f(1,3)-\f(1,5)+…+\f(1,2n-1)-\f(1,2n+1)))+(2×2+4×23+…+2n×22n-1),(8分)
设Rn=2×2+4×23+6×25+…+2n×22n-1,
所以4Rn=2×23+4×25+6×27+…+2n×22n+1,两式相减得
-3Rn=4+2×23+2×25+…+2×22n-1-2n×22n+1=4+2× eq \f(8-4×22n-1,1-4)-2n×22n+1
=- eq \f(4,3)+ eq \f(1-3n,3)×22n+2,
所以Rn= eq \f(4,9)+ eq \f(3n-1,9)×4n+1,(10分)
所以Q2n= eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(1-\f(1,2n+1)))+ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(4,9)+\f(3n-1,9)×4n+1))= eq \f(13,9)- eq \f(1,2n+1)+ eq \f(3n-1,9)×4n+1.(12分)
第(1)问
由已知条件列出方程组,可得1分
正确解方程组求出等比数列的首项和公比,求数列{an}的通项公式,可得1分
依据条件判断 eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(\f(Tn,n)))是等差数列,可得1分
求出 eq \f(Tn,n)进而求出Tn,可得1分
依据前n项和公式与通项公式的关系求bn,可得2分
第(2)问
依据第(1)问求得cn并恰当变形,可得1分
第(2)问
对Q2n适当