内容正文:
1.(2023·济南模拟)已知正项数列{an}的前n项和为Sn,且a1=1,S-S=8n.
(1)求Sn;
(2)在数列{an}的每相邻两项ak、ak+1之间依次插入a1、a2、…、ak,得到数列{bn}:a1、a1、a2、a1、a2、a3、a1、a2、a3、a4、…,求{bn}的前20项和T20.
解:(1)对任意的n∈N*,因为S-S=8n,
当n≥2时,S=(S-S)+…+(S-S)+S=8(n-1)+…+8×1+1=8[1+2+3+…+(n-1)]+1=8×+1=(2n-1)2,
因为an>0,所以Sn>0,故Sn=2n-1.
当n=1时,S1=a1=1适合Sn=2n-1,
所以Sn=2n-1,n∈N*.
(2)因为Sn=2n-1,n∈N*,
所以当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(2n-1)-[2(n-1)-1]=2,
所以,an=,
所以,数列{bn}的前20项分别为:1、1、2、1、2、2、1、2、2、2、1、2、2、2、2、1、2、2、2、2,
所以{bn}的前20项是由6个1与14个2组成.所以T20=6×1+14×2=34.
2.(2023·海口模拟)将数列{an}按照一定的规则,依顺序进行分组,得到一个以组为单位的序列称为数列{an}的一个分群数列,{an}称为这个分群数列的原数列.如(a1,a2,…,ar),(ar+1,ar+2,…,at),(at+1,at+2,…,as),…,(am+1,am+2,…,an),…是数列{an}的一个分群数列,其中第k个括号称为第k群.已知数列{an}的通项公式为an=2n.
(1)若数列{an}的一个分群数列每个群都含有3项,该分群数列第k群的最后一项为bk,求数列{bn}的通项公式.
(2)若数列{bn}的一个分群数列满足第k群含有k项,Ak为{an}的该分群数列第k群所有项构成的数集,设M={m|am∈Ak,am+6∈Ak+2},求集合M中所有元素的和.
解:(1)由题意,该分群数列第k群的最后一项bk=a3k,由an=2n,所以bn=a3n=6n,所以数列{bn}的通项公式为bn=6n.
(2)由题意,该分群数列第k群含有k项,所以该分群数列的前6群为:
(a1),(a2,a3),(a4,a5,a6),(a7,a8,a9,a10),(a11,a12,a13,a14,a15),(a16,a17,a18,a19,a20,a21),
又am∈Ak,am+6∈Ak+2,显然有k≤5.
当m=2,3,5,6,10时满足am∈Ak,am+6∈Ak+2,即M={2,3,5,6,10}.
所以集合M中所有元素之和为2+3+5+6+10=26.
3.已知数列{an}的前n项和为Sn,满足Sn=,n∈N*.
(1)求证:数列{an}是等差数列;
(2)若数列{an}的公差不为0,数列{an}中的部分项组成数列,…,该数列恰为等比数列,其中k1=1,k2=5,k3=17,求数列{kn}的通项公式.
解:(1)因为Sn=,所以2Sn=n(a1+an),
所以2an+1=2Sn+1-2Sn=(n+1)(a1+an+1)-n(a1+an),
即(n-1)an+1=nan-a1,所以nan+2=(n+1)an+1-a1,
两式相减得:nan+2+nan=2nan+1,即an+2+an=2an+1,
所以数列{an}是等差数列.
(2)设等差数列{an}的公差为d≠0,其子数列为等比数列,
其中k1=1,k2=5,k3=17,可得:=a1,=a5,=a17,
且有a=a1a17,即(a1+4d)2=a1(a1+16d),解得:a1=2d,所以an=(n+1)d,
于是a1=2d,a5=6d,
所以子数列为首项为2d,公比为=3的等比数列,
则=2d·3n-1,即(kn+1)d=2d·3n-1,解得:kn=2·3n-1-1,
所以数列{kn}的通项公式为:kn=2·3n-1-1.
4.(2023·鞍山模拟)已知数列{an}(n∈N*)的前n项和为Sn,若Sn+1+Sn=3n2+6n+3,a1=2.
(1)记bn=an+an+1判断{bn}是否为等差数列,若是,给出证明;若不是,请说明理由.
(2)记cn=(-1)n+1anan+1,{cn}的前n项和为Tn,求Tn.
解:(1)因为Sn+1+Sn=3n2+6n+3,
当n=1时,S2+S1=2a1+a2=3+6+3=12,又因为a1=2,a2=8,所以b1=a1+a2=10,
当n≥2时,因为Sn-Sn-1=an,由Sn+1+Sn=3n2+6n+3,得an+1+Sn+Sn=3n2+6n+3①,所以an+2Sn-1=3(n-1)2+6(n-1)+3②,
所以①-②得:
an+1+an=6n+3,故bn=,
显然{bn}不是等差数列.
(2)由a