题目内容

现有甲、乙两个容器,分别盛有浓度为10%、20%的某种饮料各500ml.实验人员对它们进行调和试验,调和操作程序是同时从甲、乙两个容器中各取出100ml溶液,分别倒入对方容器中并充分搅拌均匀,称为第一次调和;然后又同时从第一次调和后的甲、乙两个容器中各取出100ml溶液分别倒入对方容器中并充分搅拌均匀,称为第二次调和;…依照上述操作程序反复进行调和试验,记第n-1(n∈N*)次调和后甲、乙两个容器中饮料的浓度分别为an和bn.
(1)试写出a1和b1的值.(2)依据调和程序,试用n表示甲、乙两个容器中两种饮料的浓度的差bn-an.(3)试求出第n-1(n∈N*)次调和后甲、乙两个容器中饮料的浓度an、bn关于n的表达式.
(Ⅰ)依题设,a1=10%,b1=20%.
(Ⅱ)∵an=
400an-1+100bn-1
500
=
4
5
an-1+
1
5
bn-1,
bn=
400bn-1+100an-1
500
=
4
5
bn-1+
1
5
an-1.
∴bn-an=(
4
5
bn-1+
1
5
an-1)-(
4
5
an-1+
1
5
bn-1)=
3
5
(bn-1-an-1)(n≥2).
可知数列{bn-an}为首项是b1-a1=10%,公比为
3
5
的等比数列,
∴bn-an=(b1-a1)(
3
5
)n-1
=10%(
3
5
)n-1
=
1
10
•(
3
5
)n-1
.
(Ⅲ)由(Ⅱ)bn-an=
1
10
•(
3
5
)n-1
①
又an+bn=an-1+bn-1═a1+b1=30%=
3
10
②
联立①②得an=
3
20
-
1
20
•(
3
5
)n-1
,bn=
3
20
+
1
20
•(
3
5
)n-1
.
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