设M为部分正整数组成的集合,数列{an}的首项a1=1,前n项和为Sn,已知对任意整数k∈M,当整数n>k时,Sn+k+

设M为部分正整数组成的集合,数列{an}的首项a1=1,前n项和为Sn,已知对任意整数k∈M,当整数n>k时,Sn+k+Sn-k=2(Sn+Sk)都成立
(1)设M={1},a2=2,求a5的值;
(2)设M={3,4},求数列{an}的通项公式.
东霞_uu 1年前 已收到1个回答 举报

apple_fighting 幼苗

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解题思路:(1)由集合M的元素只有一个1,得到k=1,所以当n大于1即n大于等于2时,Sn+1+Sn-1=2(Sn+S1)都成立,变形后,利用Sn+1-Sn=an+1,及a1=1化简,得到当n大于等于2时,此数列除去首项后为一个等差数列,根据第2项的值和确定出的等差写出等差数列的通项公式,因为5大于2,所以把n=5代入通项公式即可求出第5项的值;
(2)当n大于k时,根据题意可得Sn+k+Sn-k=2(Sn+Sk),记作①,把n换为n+1,得到一个关系式记作②,②-①后,移项变形后,又k等于3或4得到当n大于等于8时此数列每隔3项或4项成等差数列,即an-6,an-3,an,an+3,an+6成等差数列,根据等差数列的性质得到一个关系式,记作(*),且an-6,an-2,an+2,an+6也成等差数列,又根据等差数列的性质得到另外一个关系式,等量代换得到an+2-an=an-an-2,得到当n大于等于9时,每隔两项成等差数列,设出等差数列的四项,根据等差数列的性质化简变形,设d=an-an-1,从而得到当n大于等于2小于等于8时,n+6大于等于8,把n+6代入(*)中,得到一个关系式,同时把n+7也代入(*)得到另外一个关系式,两者相减后根据设出的d=an-an-1,经过计算后,得到n大于等于2时,d=an-an-1都成立,从而把k=3和k=4代入到已知的等式中,化简后得到d与前3项的和及d与前4项和的关系式,两关系式相减即可表示出第4项的值,根据d=an-an-1,同理表示出第3项,第2项及第1项,得到此数列为等差数列,由首项等于1即可求出d的值,根据首项和等差写出数列的通项公式即可.

(1)由M={1},根据题意可知k=1,所以n≥2时,Sn+1+Sn-1=2(Sn+S1),
即(Sn+1-Sn)-(Sn-Sn-1)=2S1,又a1=1,
则an+1-an=2a1=2,又a2=2,
所以数列{an}除去首项后,是以2为首项,2为公差的等差数列,
故当n≥2时,an=a2+2(n-2)=2n-2,
所以a5=8;
(2)根据题意可知当k∈M={3,4},
且n>k时,Sn+k+Sn-k=2(Sn+Sk)①,且Sn+1+k+Sn+1-k=2(Sn+1+Sk)②,
②-①得:(Sn+1+k-Sn+k)+(Sn+1-k-Sn-k)=2(Sn+1-Sn),
即an+1+k+an+1-k=2an+1,可化为:an+1+k-an+1=an+1-an+1-k
所以n≥8时,an-6,an-3,an,an+3,an+6成等差数列,且an-6,an-2,an+2,an+6也成等差数列,
从而当n≥8时,2an=an-3+an+3=an-6+an+6,(*)且an-2+an+2=an-6+an+6
所以当n≥8时,2an=an-2+an+2,即an+2-an=an-an-2
于是得到当n≥9时,an-3,an-1,an+1,an+3成等差数列,从而an-3+an+3=an-1+an+1
由(*)式可知:2an=an-1+an+1,即an+1-an=an-an-1
当n≥9时,设d=an-an-1
则当2≤n≤8时,得到n+6≥8,从而由(*)可知,2an+6=an+an+12,得到2an+7=an+1+an+13
两式相减得:2(an+7-an+6)=an+1-an+(an+13-an+12),
则an+1-an=2d-d=d,
因此,an-an-1=d对任意n≥2都成立,
又由Sn+k+Sn-k-2Sn=2Sk,可化为:(Sn+k-Sn)-(Sn-Sn-k)=2Sk
当k=3时,(Sn+3-Sn)-(Sn-Sn-3)=9d=2S3;同理当k=4时,得到16d=2S4
两式相减得:2(S4-S3)=2a4=16d-9d=7d,解得a4=[7/2]d,
因为a4-a3=d,解得a3=[5/2]d,同理a2=[3/2]d,a1=[d/2],
则数列{an}为等差数列,由a1=1可知d=2,
所以数列{an}的通项公式为an=1+2(n-1)=2n-1.

点评:
本题考点: 数列递推式;数列与函数的综合.

考点点评: 此题考查学生灵活运用数列的递推式化简求值,掌握确定数列为等差数列的方法,会根据等差数列的首项和等差写出数列的通项公式,是一道中档题.

1年前

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