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.
人气:345 ℃ 时间:2020-05-09 04:34:08
解答
(1)∵a
1+2a
2+3a
3+…+na
n=(n-1)S
n+2n,
∴当n=1时,有 a
1=(1-1)S
1+2,解得 a
1=2.…(1分)
由a
1+2a
2+3a
3+…+na
n=(n-1)S
n+2n,①
得a
1+2a
2+3a
3+…+na
n+(n+1)a
n+1=nS
n+1+2(n+1),②…(2分)
②-①得:(n+1)a
n+1=nS
n+1-(n-1)S
n+2.③…(3分)
以下提供两种方法:
法1:由③式得:(n+1)(S
n+1-S
n)=nS
n+1-(n-1)S
n+2,
即S
n+1=2S
n+2; …(4分)
∴S
n+1+2=2(S
n+2),…(5分)
∵S
1+2=a
1+2=4≠0,
∴数列{S
n+2}是以4为首项,2为公比的等比数列.
∴S
n+2=4×2
n-1,即S
n=4×2
n-1-2=2
n+1-2.…(6分)
当n≥2时,a
n=S
n-S
n-1=(2
n+1-2)-(2
n-2)=2
n,…(7分)
又a
1=2也满足上式,
∴a
n=2
n.…(8分)
法2:由③式得:(n+1)a
n+1=nS
n+1-(n-1)S
n+2=n(S
n+1-S
n)+S
n+2,
得a
n+1=S
n+2.④…(4分)
当n≥2时,a
n=S
n-1+2,⑤…(5分)
⑤-④得:a
n+1=2a
n.…(6分)
由a
1+2a
2=S
2+4,得a
2=4,
∴a
2=2a
1.…(7分)
∴数列{a
n}是以a
1=2为首项,2为公比的等比数列.
∴a
n=2
n…(8分)
(2)∵p,q,r成等差数列,
∴p+r=2q.…(9分)
假设a
p-1,a
q-1,a
r-1成等比数列,
则(a
p-1)(a
r-1)=
(aq−1)2,…(10分)
即(2
p-1)(2
r-1)=(2
q-1)
2,
化简得:2
p+2
r=2×2
q.(*) …(11分)
∵p≠r,
∴2
p+2
r>2
=2×2
q,这与(*)式矛盾,故假设不成立.…(13分)
∴a
p-1,a
q-1,a
r-1不是等比数列.…(14分)
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