已知数列{an}中,a1=1,a2=3,且an+1=an+2an-1(n≥2).
(1)设bn=an+1+λan,是否存在实数λ,使数列{bn}为等比数列.若存在,求出λ的值,若不存在,请说明理由;
(2)求数列{an}的前n项和Sn.
网友回答
(本小题满分14分)
(1)方法1:假设存在实数λ,使数列{bn}为等比数列,
则有.?????????????????????????????????????①…(1分)
由a1=1,a2=3,且an+1=an+2an-1,得a3=5,a4=11.
所以b1=a2+λa1=3+λ,b2=a3+λa2=5+3λ,b3=a4+λa3=11+5λ,…(2分)
所以(5+3λ)2=(3+λ)(11+5λ),
解得λ=1或λ=-2.…(3分)
当λ=1时,bn=an+1+an,bn-1=an+an-1,且b1=a2+a1=4,
有(n≥2).…(4分)
当λ=-2时,bn=an+1-2an,bn-1=an-2an-1,且b1=a2-2a1=1,
有(n≥2).…(5分)
所以存在实数λ,使数列{bn}为等比数列.
当λ=1时,数列{bn}为首项是4、公比是2的等比数列;
当λ=-2时,数列{bn}为首项是1、公比是-1的等比数列.…(6分)
方法2:假设存在实数λ,使数列{bn}为等比数列,
设(n≥2),…(1分)
即an+1+λan=q(an+λan-1),…(2分)
即an+1=(q-λ)an+qλan-1.…(3分)
与已知an+1=an+2an-1比较,令…(4分)
解得λ=1或λ=-2.…(5分)
所以存在实数λ,使数列{bn}为等比数列.
当λ=1时,数列{bn}为首项是4、公比是2的等比数列;
当λ=-2时,数列{bn}为首项是1、公比是-1的等比数列.…(6分)
(2)解法1:由(1)知(n≥1),…(7分)
当n为偶数时,Sn=(a1+a2)+(a3+a4)+(a5+a6)+…+(an-1+an)…(8分)
=22+24+26+…+2n…(9分)
=.…(10分)
当n为奇数时,Sn=a1+(a2+a3)+(a4+a5)+…+(an-1+an)…(11分)
=1+23+25+…+2n…(12分)
=.…(13分)
故数列{an}的前n项和…(14分)
注:若将上述和式合并,即得.
解法2:由(1)知(n≥1),…(7分)
所以(n≥1),…(8分)
当n≥2时,
=
=.
因为也适合上式,…(10分)
所以=(n≥1).
所以.…(11分)
则,…(12分)
=…(13分)
=.…(14分)
解法3:由(1)可知,…(7分)
所以.…(8分)
则,…(9分)
当n为偶数时,…(10分)
=.…(11分)
当n为奇数时,…(12分)
=.…(13分)
故数列{an}的前n项和…(14分)
注:若将上述和式合并,即得.
解析分析:(1)方法1:假设存在实数λ,使数列{bn}为等比数列,通过以及an+1=an+2an-1,解得λ=1或λ=-2,λ=1,λ=-2,分别说明数列{bn}为等比数列.方法2:假设存在实数λ,使数列{bn}为等比数列,设(n≥2),转化为an+1+λan=q(an+λan-1),就是an+1=(q-λ)an+qλan-1,与an+1=an+2an-1比较,解得λ=1或λ=-2,存在实数λ,使数列{bn}为等比数列.(2)解法1:由(1)知(n≥1),当n为偶数时,当n为奇数时,分别求出数列{an}的前n项和.解法2:由(1)知(n≥1),构造(n≥1),通过拆项法求出{}的通项公式,然后求出数列的前n项和.解法3:由(1)可知,,求出,当n为偶数时,;当n为奇数时,,分别求出数列{an}的前n项和.
点评:本题考查数列的递推关系式的应用,数列的通项公式的求法,前n项和的求法,拆项法,构造法的应用,考查分析问题解决问题的能力,计算能力,难度比较大.