设等比数列{an}\{a_{n}\}的前nn项和为SnS_{n},已知a1=2a_{1}=2,且4S14S_{1},3S23S_{2},2S32S_{3}成等差数列. ((Ⅰ))求数列{an}\{a_{n}\}的通项公式; ((Ⅱ))设bn=∣2n−5∣⋅anb_{n}=|2n-5|⋅a_{n},求数列{bn}\{b_{n}\}的前nn项和TnT_{n}.

先不看答案,让 AI 诊断你卡在哪里?

它不会直接告诉你答案,而是问你卡在哪一步看看 AI 是怎么陪你一步步弄懂这道题的

完整解法

(Ⅰ)

1. 根据等差数列中项性质列出关于公比 $q$ 的方程

设等比数列 {an}\{a_n\} 的公比为 qq.
已知 a1=2a_1 = 2,则:
S1=a1=2S_1 = a_1 = 2
S2=a1+a2=2+2qS_2 = a_1 + a_2 = 2 + 2q
S3=a1+a2+a3=2+2q+2q2S_3 = a_1 + a_2 + a_3 = 2 + 2q + 2q^2
由 4S14S_1,3S23S_2,2S32S_3 成等差数列,可得:
2imes(3S2)=4S1+2S3  ⟹  3S2=2S1+S32 imes (3S_2) = 4S_1 + 2S_3 \implies 3S_2 = 2S_1 + S_3
代入 S1,S2,S3S_1, S_2, S_3 得:
3(2+2q)=2(2)+(2+2q+2q2)3(2 + 2q) = 2(2) + (2 + 2q + 2q^2)
6+6q=6+2q+2q26 + 6q = 6 + 2q + 2q^2
2q2−4q=02q^2 - 4q = 0

2. 解方程确定公比 $q$ 并写出通项公式 $a_n$

解方程 2q(q−2)=02q(q - 2) = 0 得 q=0q = 0 或 q=2q = 2.
因为 {an}\{a_n\} 为等比数列,所以公比 q≠0q \neq 0,故 q=2q = 2.
因此,数列 {an}\{a_n\} 的通项公式为:
an=a1qn−1=2⋅2n−1=2na_n = a_1 q^{n-1} = 2 \cdot 2^{n-1} = 2^n

答案

an=2na_n = 2^n

(Ⅱ)

1. 化简 $b_n$ 中的绝对值表达式并分类讨论

由 (Ⅰ) 可知 an=2na_n = 2^n,则:
bn=∣2n−5∣⋅2nb_n = |2n - 5| \cdot 2^n
对 nn 进行分类讨论:
当 n=1n = 1 时,b1=∣2(1)−5∣⋅21=3⋅2=6b_1 = |2(1) - 5| \cdot 2^1 = 3 \cdot 2 = 6;
当 n=2n = 2 时,b2=∣2(2)−5∣⋅22=1⋅4=4b_2 = |2(2) - 5| \cdot 2^2 = 1 \cdot 4 = 4;
当 n≥3n \ge 3 时,2n−5>02n - 5 > 0,所以 bn=(2n−5)⋅2nb_n = (2n - 5) \cdot 2^n.

2. 用错位相减法求数列 $A_n = \sum_{k=1}^n (2k-5) \cdot 2^k$ 的和

设 An=(−3)⋅21+(−1)⋅22+1⋅23+⋯+(2n−5)⋅2nA_n = (-3) \cdot 2^1 + (-1) \cdot 2^2 + 1 \cdot 2^3 + \dots + (2n - 5) \cdot 2^n.
则 2An=(−3)⋅22+(−1)⋅23+⋯+(2n−7)⋅2n+(2n−5)⋅2n+12A_n = (-3) \cdot 2^2 + (-1) \cdot 2^3 + \dots + (2n - 7) \cdot 2^n + (2n - 5) \cdot 2^{n+1}.
两式相减得:
−An=−6+[2⋅22+2⋅23+⋯+2⋅2n]−(2n−5)⋅2n+1-A_n = -6 + [2 \cdot 2^2 + 2 \cdot 2^3 + \dots + 2 \cdot 2^n] - (2n - 5) \cdot 2^{n+1}
−An=−6+2⋅22(2n−1−1)2−1−(2n−5)⋅2n+1-A_n = -6 + 2 \cdot \frac{2^2(2^{n-1} - 1)}{2 - 1} - (2n - 5) \cdot 2^{n+1}
−An=−6+2n+2−8−(2n−5)⋅2n+1-A_n = -6 + 2^{n+2} - 8 - (2n - 5) \cdot 2^{n+1}
−An=−14+(9−2n)⋅2n+1-A_n = -14 + (9 - 2n) \cdot 2^{n+1}
  ⟹  An=(2n−7)⋅2n+1+14\implies A_n = (2n - 7) \cdot 2^{n+1} + 14

3. 结合前两项求出 $T_n$ 的最终分段/统一表达式

当 n=1n = 1 时,T1=b1=6T_1 = b_1 = 6.
当 n≥3n \ge 3 时,
Tn=b1+b2+∑k=3n(2k−5)⋅2k=6+4+(An−A2)T_n = b_1 + b_2 + \sum_{k=3}^n (2k - 5) \cdot 2^k = 6 + 4 + (A_n - A_2)
注意到 A2=(2⋅2−7)⋅23+14=−24+14=−10A_2 = (2 \cdot 2 - 7) \cdot 2^3 + 14 = -24 + 14 = -10,
故 Tn=10+An−(−10)=An+20=(2n−7)⋅2n+1+34T_n = 10 + A_n - (-10) = A_n + 20 = (2n - 7) \cdot 2^{n+1} + 34.
当 n=2n = 2 时,由公式计算得 (2⋅2−7)⋅23+34=−24+34=10(2 \cdot 2 - 7) \cdot 2^3 + 34 = -24 + 34 = 10,与 T2=b1+b2=10T_2 = b_1 + b_2 = 10 相符.
综上所述,
Tn={6,n=1(2n−7)⋅2n+1+34,n≥2T_n = \begin{cases} 6, & n = 1 \\ (2n - 7) \cdot 2^{n+1} + 34, & n \ge 2 \end{cases}

答案

Tn={6,n=1(2n−7)⋅2n+1+34,n≥2T_n = \begin{cases} 6, & n = 1 \\ (2n - 7) \cdot 2^{n+1} + 34, & n \ge 2 \end{cases}

AI 分析,可能出错

用 AI 批改,圈出写错的那一步,并自动将你的薄弱点存入错题本,形成你的错因库。

同一知识点的其他题

  1. 1已知一个数列的前 nn 项和为 Sn=3n(n+2)S_n = 3n(n + 2)。证明该数列是一个等差数列。 第 (a) 部分中数列的第二项、第七项和第 mm 项是一个等比数列的前三个连续项,该等比数列的第 nn 项记为 vnv_n。求 mm…
  2. 2已知一个级数的前 nn 项和为 Sn=3n(n+2)S_n = 3n(n + 2)。证明该级数的各项构成等差数列。 (a) 部分中该级数的第二项、第七项和第 mm 项是一个等比级数的前三个连续项,且其第 nn 项由 vnv_n 给出。求 mm 的值…
  3. 3等比数列{an}\{a_{n}\}中,若a2a_{2}、a4a_{4}是方程2x2−11x+8=02x^{2}-11x+8=0的两根,则a3a_{3}的值为()(\quad) A. 22 B. ±2±2 C. 2\sqrt{2}…
  4. 4一个等差数列的前 100 项之和为 10,000。该数列的第一项、第二项和第五项构成一个等比数列的三个连续项。求该等差数列的首项和非零公差。
  5. 5数列 u1,u2,u3,…u_{1}, u_{2}, u_{3}, \ldots 的前 nn 项和为 SnS_{n},其中 Sn=∑r=1nurS_{n} = \sum_{r=1}^{n} u_{r}。已知 Sn=18−2n+13n−2S_{n} = 18 - \dfrac{2^{n+1}}{3^{n-2}}…