已知等差数列{an}的通项公式为an=3n-2,等比数列{bn}中,b1=a1,b4=a3+1.记集合A={x|x=an,n∈N*},B={x

2025-05-14 05:31:04
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回答1:

(Ⅰ)设等比数列{bn}的公比为q,
∵b1=a1=1,b4=a3+1=8,则q3=8,∴q=2,∴bn=2n-1,…(2分)
∵数列{an}的前4项为1,4,7,10,数列{bn}的前4项为1,2,4,8,
∴数列{cn}的前4项为1,2,4,7;  …(3分)
(Ⅱ)根据集合B中元素2,8,32,128?A,猜测数列{dn}的通项公式为dn=22n-1.…(4分)
∵dn=b2n,∴只需证明数列{bn}中,b2n-1∈A,b2n?A(n∈N*).
证明如下:
∵b2n+1-b2n-1=22n-22n-2=4n-4n-1=3×4n-1,即b2n+1=b2n-1+3×4n-1
若?m∈N*,使b2n-1=3m-2,那么b2n+1=3m-2+3×4n-1=3(m+4n-1)-2,
所以若b2n-1∈A,则b2n+1∈A.因为b1∈A,重复使用上述结论,即得b2n-1∈A(n∈N*).
同理,b2n+2-b2n=22n+1-22n-1=2×4n-2×4n-1=3×2×4n-1,即b2n+2=b2n+3×2×4n-1
因为“3×2×4n-1”等于数列{an}的公差3的整数倍,由此说明b2n 与b2n+2(n∈N*)同时属于A或同时不属于A,
当n=1时,显然b2=2?A,即有b4=2?A,重复使用上述结论,即得b2n?A,
∴综上所述,可得数列{dn}的通项公式为dn=22n-1;  …(8分)
(Ⅲ)(1)当n=1时,所以因为b1=a1=1,所以S1=1;           …(9分)
(2)当n≥2时,由(Ⅱ)知,数列{bn}中,b2n-1∈A,b2n?A,
则?k∈N*,且k<n,使得
Sn

n?k
i=1
ai+
k
i=1
b2i=
(n?k)(a1+an?k)
2
+
b2(1?4k)
1?4
(n?k)(3n?3k?1)
2
+
2(4k?1)
3
.…(11分)
下面讨论正整数k与n的关系:
数列{cn}中的第n项不外乎如下两种情况:
①b2k=cn或者②an-k=cn
若①成立,即有3(n-k)-2<22k-1<3(n-k+1)-2,
若②成立,即有22k-1<3(n-k)-2<22k+1
22k?1+3k?1
3
<n<
22k?1+3k+2
3
或者
22k?1+3k+2
3
<n<
22k+1+3k+2
3

显然
22k?1+3k+2
3
=[k+
2
3
×(22k?2+1)]?
N*,可得
22k?1+3k?1
3
<n<
22k+1+3k+2
3

综上所述,得Sn的表达式为
Sn