已知数列{an}中,a2=a+2(a为常数),Sn为{an}的前n项和,且Sn是nan与na的等差中项.
(Ⅰ)求a1,a3;
(Ⅱ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅲ)若bn=3n且a=2,Tn为数列{an?bn}的前n项和,求的值.
网友回答
解:(Ⅰ)由已知得 ,
当n=1时,
S1=a1则2a1=a1+a,
得a1=a.
当n=3时,S3=a1+a2+a3
则2(a1+a2+a3)=3(a3+a)
∴a3=a+4
(Ⅱ)由a1=a、a2=a+2、a3=a+4,
猜想:an=a+2(n-1)
证明:
①当n=1时,
左边=a1=a,
右边=a+2(1-1)=a,
则当n=1时,等式成立,
当n=2时,
左边=a2=a+2=右边,
故当n=2时,等式成立.
②假设n=K时,等式成立,
即aK=a+2(K-1)则当n=K+1时,
aK+1=SK+1-SK=
∴(K-1)aK+1=kak-a
即aK+1=ak-
将aK=a+2(K-1)代入得
aK+1=a+2[(k+1)-1],
∴当n=K+1时,等式也成立.由①②可知,对任何正整数n,
等式an=a+2(n-1)都成立.
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知an=a+2(n-1)=2n,bn=3n;an?bn=2n3n;
Tn=2?3+4?32+8?33+…+(2n-2)?3n-1+2n?3n.①
2Tn=2?22+4?23+…+4(n-1)?2n+4n?3n+1.②
②-①得,
.
解析分析:(Ⅰ)由Sn是nan与na的等差中项.得到Sn、nan与na的关系式,从n=1依次代入整数值,再结合a2=a+2(a为常数),即可求出a1,a3;(Ⅱ)由a1,a2,a3的值与n的关系,归纳推理出数列的通项公式,观察到它们是与自然数集相关的性质,可采用数学归纳法来证明.(Ⅲ)通过(Ⅱ)可知an,若bn=3n且a=2,求出Tn前n项和的表达式,代入,利用极限的运算法则即可求极限值.
点评:本题中的证明要用到数学归纳法,数学归纳法常常用来证明一个与自然数集N相关的性质,其步骤为:设P(n)是关于自然数n的命题,若1)(奠基) P(n)在n=1时成立;2)(归纳) 在P(k)(k为任意自然数)成立的假设下可以推出P(k+1)成立,则P(n)对一切自然数n都成立.求和注意错位相减法,注意极限的求法与应用.