解答题已知数列{an}的前n项和为Sn,且a1=3,Sn+1=2Sn+3-n,数列{bn}满足b1=3,bn+1=λbn+an-1.
(I)求数列{an}的通项公式an;
(II)是否存在实数λ,使数列{bn}为等差数列或等比数列?若存在,求出数列{bn}的通项公式,若不存在,请说明理由.
网友回答
解:(I)由Sn+1=2Sn+3-n,得Sn=2Sn-1+3-(n-1)(n≥2),
∴Sn+1-Sn=2(Sn-Sn-1)-1,即an+1=2an-1,n≥2,
∴an+1-1=2(a1-1),
∵a1=3,∴S2=2S1+3-1=8,a2=5,∴,
∵,
∴{an-1}是以a1-1=2为首项,2为公比的等比数列,
∴an-1=2×2n-1=2n,
∴an=2n+1.
(II)由b1=3,bn+1=λbn+an-1,得b1=3,bn+1=λbn+2n.
b2=3λ+2,
b3=3λ2+2λ+4,
①若数列{bn}为等差数列,则2b2=b1+b3,得3λ2-4λ+3=0,
∵△=(-4)2-4×3×3=-20<0,
∴关于λ的方程无实根,
∴不存在实数λ,使数列{bn}为等差数列.
②若数列{bn}为等比数列,则b22=b1?b3,
得(3λ+2)2=3(3λ2+2λ+4),
求得,此时b2=6,q=2,
∴bn=3×2n-1,
代入bn+1=λbn+an-1检验,此式成立.
∴当且仅当时,数列{bn}为等比数列,且bn=3?2n-1.解析分析:(I)由Sn+1=2Sn+3-n,得Sn=2Sn-1+3-(n-1)(n≥2),所以an+1=2an-1,n≥2,an+1-1=2(a1-1),故,由此能求出通项公式an.(II)由b1=3,bn+1=λbn+an-1,得b1=3,bn+1=λbn+2n.b2=3λ+2,b3=3λ2+2λ+4,若数列{bn}为等差数列,3λ2-4λ+3=0,由于关于λ的方程无实根,故不存在实数λ,使数列{bn}为等差数列;若数列{bn}为等比数列,则(3λ+2)2=3(3λ2+2λ+4),求得,bn=3×2n-1.点评:本题考查数列的通项公式的求法和等比关系的确定,解题时要注意构造法的合理运用和分类讨论思想的合理运用.