1. 利用错位相减法求出数列 $S_n$ 的表达式
由题意可知,Sn=1+2⋅21+3⋅41+⋯+n⋅2n−11
两边同乘以 21 得:
21Sn=1⋅21+2⋅41+⋯+(n−1)⋅2n−11+n⋅2n1
两式相减得:
21Sn=1+21+41+⋯+2n−11−2nn
对于前 n 项利用等比数列求和公式:
21Sn=1−1/21−(1/2)n−2nn=2−2n2−2nn=2−2nn+2
解得:Sn=4−2n−1n+2
2. 化简 $S_n + \frac{n}{2^{n-1}}$ 的表达式
令 Tn=Sn+2n−1n,代入 Sn 的结果得:
Tn=4−2n−1n+2+2n−1n=4−2n−12=4−2n−21
3. 分析 $T_n$ 的单调性以求其最小值
因为 n∈N∗,当 n 增大时,指数式 2n−2 单调递增,故 2n−21 单调递减。
所以 Tn=4−2n−21 随着 n 的增大而单调递增。
因此当 n=1 时,Tn 取得最小值:
Tmin=T1=4−21−21=4−2=2
4. 根据恒成立条件求解绝对值不等式
若不等式 ∣λ+1∣<Sn+2n−1n 对一切 n∈N∗ 恒成立,
则只需 ∣λ+1∣<Tmin
即 ∣λ+1∣<2
展开得 −2<λ+1<2
解得 −3<λ<1
答案−3<λ<1