题目内容


设数列{an}的前n项和为Sn,对一切n∈N*,点都在函数f(x)=x+的图象上.

(1)求a1、a2、a3的值,猜想an的表达式,并用数学归纳法证明;

(2)将数列{an}依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(a1),(a2,a3),(a4,a5,a6),(a7,a8,a9,a10);(a11),(a12,a13),(a14,a15,a16),(a17,a18,a19,a20);(a21),…,分别计算各个括号内各数之和,设由这些和按原来括号的前后顺序构成的数列为{bn},求b5+b100的值.


 (1)∵点在函数f(x)=x+的图象上,

∴=n+,∴Sn=n2+an.

令n=1得,a1=1+a1,∴a1=2;

令n=2得,a1+a2=4+a2,∴a2=4;

令n=3得,a1+a2+a3=9+a3,∴a3=6.

由此猜想:an=2n.

用数学归纳法证明如下:

①当n=1时,由上面的求解知,猜想成立.

②假设n=k(k≥1)时猜想成立,即ak=2k成立,

则当n=k+1时,注意到Sn=n2+an(n∈N*),

故Sk+1=(k+1)2+ak+1,Sk=k2+ak.

两式相减得,ak+1=2k+1+ak+1-ak,所以ak+1=4k+2-ak.

由归纳假设得,ak=2k,

故ak+1=4k+2-ak=4k+2-2k=2(k+1).

这说明n=k+1时,猜想也成立.

由①②知,对一切n∈N*,an=2n成立.

(2)因为an=2n(n∈N*),所以数列{an}依次按1项、2项、3项、4项循环地分为(2),(4,6),(8,10,12),(14,16,18,20);(22),(24,26),(28,30,32),(34,36,38,40);(42),….每一次循环记为一组.由于每一个循环含有4个括号,故b100是第25组中第4个括号内各数之和.由分组规律知,各组第4个括号中所有第1个数组成的数列是等差数列,且公差为20.同理,由各组第4个括号中所有第2个数、所有第3个数、所有第4个数分别组成的数列也都是等差数列,且公差均为20.故各组第4个括号中各数之和构成等差数列,且公差为80.注意到第一组中第4个括号内各数之和是68,

所以b100=68+24×80=1988,

又b5=22,所以b5+b100=2010.

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