Question

4．已知：数列{a_n}的前n项和为S_n，满足S_n=2a_n-2n（n∈N^*）
（1）证明数列{a_n+2}是等比数列．并求数列{a_n}的通项公式an；
（2）若数列{b_n}满足b_n=log₂（a_n+2），而T_n为数列{$\frac{{b}_{n}}{{a}_{n}+2}$}的前n项和，求T_n．

Answer 1

分析 （1）由已知数列递推式可得a_n=2a_n-1+2，由此构造等比数列{a_n+2}，求其通项公式后可得数列{a_n}的通项公式；
（2）把数列{a_n}的通项公式代入b_n=log₂（a_n+2），进一步得到数列{$\frac{{b}_{n}}{{a}_{n}+2}$}的通项公式，再利用错位相减法求数列{$\frac{{b}_{n}}{{a}_{n}+2}$}的前n项和T_n．

解答 （1）由S_n=2a_n-2n，得
当n≥2时，S_n-1=2a_n-1-2（n-1），
两式作差可得：a_n=2a_n-2a_n-1-2，即a_n=2a_n-1+2．
∴a_n+2=2（a_n-1+2）．
则$\frac{{a}_{n}+2}{{a}_{n-1}+2}=2$．
当n=1时，S₁=2a₁-2，得a₁=2．
∴数列{a_n+2}是以a₁+2=4为首项，以2为公比的等比数列，
∴${a}_{n}+2=4•{2}^{n-1}$，
则${a}_{n}={2}^{n+1}-2$；
（2）由b_n=log₂（a_n+2）=$lo{g}_{2}{2}^{n+1}=n+1$，得$\frac{{b}_{n}}{{a}_{n}+2}$=$\frac{n+1}{{2}^{n+1}}$．
则${T}_{n}=\frac{2}{{2}^{2}}+\frac{3}{{2}^{3}}+…+\frac{n+1}{{2}^{n+1}}$  ①，
$\frac{1}{2}{T}_{n}=\frac{2}{{2}^{3}}+\frac{3}{{2}^{4}}+…+\frac{n}{{2}^{n+1}}+\frac{n+1}{{2}^{n+2}}$  ②，
①-②得
$\frac{1}{2}{T}_{n}=\frac{2}{{2}^{2}}+\frac{1}{{2}^{3}}+\frac{1}{{2}^{4}}+…+\frac{1}{{2}^{n+1}}+\frac{n+1}{{2}^{n+2}}$
=$\frac{1}{4}+\frac{\frac{1}{4}（1-\frac{1}{{2}^{n}}）}{1-\frac{1}{2}}-\frac{n+1}{{2}^{n+2}}=\frac{1}{4}+\frac{1}{2}-\frac{1}{{2}^{n+1}}-\frac{n+1}{{2}^{n+2}}$=$\frac{3}{4}-\frac{n+3}{{2}^{n+2}}$．
∴${T}_{n}=\frac{3}{2}-\frac{n+3}{{2}^{n+1}}$．

点评 本题考查数列递推式，考查了等比关系的确定，训练了错位相减法求数列的和，是中档题．