(2012•北京模拟)(1)下面图形由单位正方形组成,请观察图1至图4的规律,并依此规律,在横线上方处画出下一个适当的图

(2012•北京模拟)(1)下面图形由单位正方形组成,请观察图1至图4的规律,并依此规律,在横线上方处画出下一个适当的图形;

(2)图中的三角形称为希尔宾斯基三角形,在如图所示的四个三角形中,着色三角形的个数依次构成数列的前四项,依此着色方案继续对三角形着色,求着色三角形的个数的通项公式bn

(3)依照(1)中规律,继续用单位正方形绘图,记每个图形中单位正方形的个数为an(n=1,2,3,…),设cn
2anbn
n+1
,求数列{cn}的前n项和Sn
kevinu 1年前 已收到1个回答 举报

无火无烟 幼苗

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解题思路:(1)由前三个图形小正方形的排列规律,不难得出第四个图形有四层,从上至下分别为1个、2个、3个、4个小正方形.
(2)由图形从左向右数着色的三角形的个数,发现后一个图形中的着色三角形个数是前一个的3倍,所以{bn}构成以1为首项,公比为3的等比数列,由此不难得到{bn}的通项公式;
(3)根据(1)和(2)的结论,易得cn=n•3n−1,发现{cn}是一个等差数列和等数列的对应项相乘而得的一个新数列,接下来可用错位相减法,来求它的前n项和Sn

(1)在第一个图形中,只有一层,一个小正方形;
在第二个图形中,有两层,从上至下分别为1个、2个小正方形;
在第三个图形中,有三层,从上至下分别为1个、2个、3个小正方形;
由此归纳:第四个图形中,有四层,从上至下分别为1个、2个、3个、4个小正方形.
因此答案如右图所示:
(2)由图形从左向右数着色的三角形的个数,发现后一个图形中的着色三角形个数是前一个的3倍,
所以,所以{bn}构成以1为首项,公比为3的等比数列,由此不难得到{bn}的通项公式,
∴由等比数列的通项公式,可得着色三角形的个数的通项公式为:bn=3n−1.
(3)由题意,可得an=1+2+3+4+…+n=
n(n+1)
2,
∴cn=

n(n+1)
2×3n−1
n+1=n•3n−1,
所以 Sn=1•30+2•31+…+n•3n−1.①
所以 3Sn=1•31+2•32+…+(n−1)•3n−1+n•3n.②
①-②得 −2Sn=(30+31+…+3n−1)−n•3n.
所以-2Sn=
1−3n
1−3−n•3n.
即Sn=
(2n−1)•3n+1
4,其中n∈N+

点评:
本题考点: 归纳推理;数列的求和.

考点点评: 本题以数列的通项与求和为载体,着重考查了归纳推理的一般方法,考查了学生的读图能力,属于中档题.

1年前

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