题目内容

12.在公差不为0的等差数列{an}中,a2,a4,a8成公比为a2的等比数列.
(I)求数列{an}的通项公式;
(II)设数列{bn}满足bn=$\left\{\begin{array}{l}{{2}^{{a}_{n}},n=2k,k∈{N}^{+}}\\{2{a}_{n},n=2k-1,k∈{N}^{+}}\end{array}\right.$.
①求数列{bn}的前n项和为Tn;
②令c2n-1=$\frac{{b}_{2n}}{{b}_{2n-1}}$(n∈N+),求使得c2n-1>10成立的所有n的值.

分析 (I)设等差数列{an}的公差为d,通过$\left\{\begin{array}{l}{({a}_{1}+3d)^{2}=({a}_{1}+d)({a}_{1}+7d)}\\{{a}_{1}+3d=({a}_{1}+d)^{2}}\end{array}\right.$,计算即可;
(II)通过(I)知bn=$\left\{\begin{array}{l}{{2}^{n},n=2k,k∈{N}^{*}}\\{2n,n=2k-1,n∈{N}^{*}}\end{array}\right.$,①分n为偶数、n为奇数讨论即可;②c2n-1=$\frac{{2}^{2n-1}}{2n-1}$,令t=2n-1,则c2n-1>10转化为${c}_{t}=\frac{{2}^{t}}{t}>10$,讨论数列{ct}的单调性即可.

解答 解:(I)设等差数列{an}的公差为d,
由题可知$\left\{\begin{array}{l}{{{a}_{4}}^{2}={a}_{2}•{a}_{8}}\\{{a}_{4}={a}_{2}•{a}_{2}}\end{array}\right.$,
即$\left\{\begin{array}{l}{({a}_{1}+3d)^{2}=({a}_{1}+d)({a}_{1}+7d)}\\{{a}_{1}+3d=({a}_{1}+d)^{2}}\end{array}\right.$,
解得a1=d=1,
∴an=n (n∈N*);
(II)由(I)知bn=$\left\{\begin{array}{l}{{2}^{n},n=2k,k∈{N}^{*}}\\{2n,n=2k-1,n∈{N}^{*}}\end{array}\right.$,
①当n为偶数,即n=2k时,奇数项和偶数项各$\frac{n}{2}$项,
∴Tn=[2+6+…+2(n-1)]+(22+24+26+…+2n)
=$\frac{\frac{n}{2}(2+2n-2)}{2}$+$\frac{{2}^{2}[1-({2}^{2})^{\frac{n}{2}}]}{1-{2}^{2}}$
=$\frac{{n}^{2}}{2}+\frac{{2}^{n+2}}{3}-\frac{4}{3}$;
当n为奇数,即n=2k-1时,n+1为偶数,
∴Tn=Tn+1-an+1
=$\frac{(n+1)^{2}}{2}+\frac{{2}^{n+3}-4}{3}-{2}^{n+1}$
=$\frac{(n+1)^{2}}{2}+\frac{{2}^{n+1}}{3}-\frac{4}{3}$,
综上所述,Tn=$\left\{\begin{array}{l}{\frac{{n}^{2}}{2}+\frac{{2}^{n+2}}{3}-\frac{4}{3},}&{n=2k,n∈{N}^{*}}\\{\frac{(n+1)^{2}}{2}+\frac{{2}^{n+1}}{3}-\frac{4}{3},}&{n=2k-1,n∈{N}^{*}}\end{array}\right.$;
②c2n-1=$\frac{{b}_{2n}}{{b}_{2n-1}}$=$\frac{{2}^{2n}}{2(2n-1)}$=$\frac{{2}^{2n-1}}{2n-1}$,
令t=2n-1,则c2n-1>10转化为${c}_{t}=\frac{{2}^{t}}{t}>10$,
∵$\frac{{c}_{t+1}}{{c}_{t}}$=$\frac{{2}^{t+1}}{t+1}•\frac{t}{{2}^{t}}$=$\frac{2t}{t+1}$≥1,
当且仅当t=1时取等号,
∴ct+1>ct>ct-1>…>c2=c1,
∵c5=$\frac{{2}^{5}}{5}<10$,${c}_{6}=\frac{{2}^{6}}{6}>10$,
∴2n-1≥6,解得n$≥\frac{7}{2}$,
∴当n≥4,n∈N*时,c2n-1>10.

点评 本题考查数列的通项公式,前n项和公式,考查分类讨论的思想,考查换元法,考查数列的单调性,注意解题方法的积累,属于难题.

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