已知数列{an}的前n项和为Sn,且 a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*).

已知数列{an}的前n项和为Sn,且 a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若p,q,r是三个互不相等的正整数,且p,q,r成等差数列,试判断ap-1,aq-1,ar-1是否成等比数列?并说明理由.
天儿蓝 1年前 已收到1个回答 举报

黯夜紫苏 幼苗

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解题思路:(1)由a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n,类比得a1+2a2+3a3+…+nan+(n+1)an+1=nSn+1+2(n+1),两式作差可求得:(n+1)an+1=nSn+1-(n-1)Sn+2③.
法1:由:(n+1)an+1=nSn+1-(n-1)Sn+2⇒Sn+1=2Sn+2,而S1+2=4⇒数列{Sn+2}是以4为首项,2为公比的等比数列⇒Sn,继而可求得an
法2:由(n+1)an+1=nSn+1-(n-1)Sn+2⇒an+1=Sn+2,当n≥2时,an=Sn-1+2,两式作差,同理可证数列{an}是以a1=2为首项,2为公比的等比数列,从而求得an
(2)p,q,r成等差数列⇒p+r=2q,假设ap-1,aq-1,ar-1成等比数列,可由(ap-1)(ar-1)=(aq−1)2⇒2p+2r=2×2q.(*)利用基本不等式 可得2p+2r>2
2p×2r
=2×2q,这与(*)式矛盾,从而可得ap-1,aq-1,ar-1不是等比数列.

(1)∵a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n,
∴当n=1时,有 a1=(1-1)S1+2,解得 a1=2.…(1分)
由a1+2a2+3a3+…+nan=(n-1)Sn+2n,①
得a1+2a2+3a3+…+nan+(n+1)an+1=nSn+1+2(n+1),②…(2分)
②-①得:(n+1)an+1=nSn+1-(n-1)Sn+2.③…(3分)
以下提供两种方法:
法1:由③式得:(n+1)(Sn+1-Sn)=nSn+1-(n-1)Sn+2,
即Sn+1=2Sn+2;…(4分)
∴Sn+1+2=2(Sn+2),…(5分)
∵S1+2=a1+2=4≠0,
∴数列{Sn+2}是以4为首项,2为公比的等比数列.
∴Sn+2=4×2n-1,即Sn=4×2n-1-2=2n+1-2.…(6分)
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=(2n+1-2)-(2n-2)=2n,…(7分)
又a1=2也满足上式,
∴an=2n.…(8分)
法2:由③式得:(n+1)an+1=nSn+1-(n-1)Sn+2=n(Sn+1-Sn)+Sn+2,
得an+1=Sn+2.④…(4分)
当n≥2时,an=Sn-1+2,⑤…(5分)
⑤-④得:an+1=2an.…(6分)
由a1+2a2=S2+4,得a2=4,
∴a2=2a1.…(7分)
∴数列{an}是以a1=2为首项,2为公比的等比数列.
∴an=2n…(8分)
(2)∵p,q,r成等差数列,
∴p+r=2q.…(9分)
假设ap-1,aq-1,ar-1成等比数列,
则(ap-1)(ar-1)=(aq−1)2,…(10分)
即(2p-1)(2r-1)=(2q-1)2
化简得:2p+2r=2×2q.(*)…(11分)
∵p≠r,
∴2p+2r>2
2p×2r=2×2q,这与(*)式矛盾,故假设不成立.…(13分)
∴ap-1,aq-1,ar-1不是等比数列.…(14分)

点评:
本题考点: 等差数列与等比数列的综合.

考点点评: 本题主要考查等比数列的通项公式、数列的前n项和等基础知识,考查合情推理、化归与转化、特殊与一般的数学思想方法,以及抽象概括能力、推理论证能力、运算求解能力,属于难题.

1年前

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