题目内容

10.已知数列{an}的首项a1=1,点An(n,$\frac{{a}_{n+1}}{{a}_{n}}$)在直线y=kx+1上,当n≥2时,均有$\frac{{a}_{n+1}}{{a}_{n}}$-1=$\frac{{a}_{n}}{{a}_{n-1}}$.
(1)求{an}的通项公式;      
(2)设bn=$\frac{2{a}_{n}}{(n-1)!}$•3n,求数列{bn}的前n项和Sn.

分析 (1)将点An(n,$\frac{{a}_{n+1}}{{a}_{n}}$)代入直线方程y=kx+1上,结合n=1、n=2可得$\frac{{a}_{n}}{{a}_{n-1}}$=n,从而an=$\frac{{a}_{n}}{{a}_{n-1}}•\frac{{a}_{n-1}}{{a}_{n-2}}•…•\frac{{a}_{2}}{{a}_{1}}•{a}_{1}$=n!;
(2)通过bn=$\frac{2{a}_{n}}{(n-1)!}$•3n、an=n!,可知bn=2n•3n,从而可得Sn与3Sn的不等式,利用错位相减法及等比数列的前n项和公式计算即得结论.

解答 解:(1)∵点An(n,$\frac{{a}_{n+1}}{{a}_{n}}$)在直线y=kx+1上,
∴$\frac{{a}_{3}}{{a}_{2}}$=2k+1且$\frac{{a}_{2}}{{a}_{1}}$k+1,
∴当n=1或n=2时有$\frac{{a}_{3}}{{a}_{2}}$-$\frac{{a}_{2}}{{a}_{1}}$=k,
∵当n=2时,有$\frac{{a}_{3}}{{a}_{2}}$-$\frac{{a}_{2}}{{a}_{1}}$=1,
∴k=1,
∴$\frac{{a}_{2}}{{a}_{1}}$=k+1=2,
又∵$\frac{{a}_{n+1}}{{a}_{n}}$-1=$\frac{{a}_{n}}{{a}_{n-1}}$,
∴$\frac{{a}_{n+1}}{{a}_{n}}$-$\frac{{a}_{n}}{{a}_{n-1}}$=1,
∴{$\frac{{a}_{n}}{{a}_{n-1}}$}是以2为首项、1为公差的等差数列,
∴$\frac{{a}_{n}}{{a}_{n-1}}$=n,
∴an=$\frac{{a}_{n}}{{a}_{n-1}}•\frac{{a}_{n-1}}{{a}_{n-2}}•…•\frac{{a}_{2}}{{a}_{1}}•{a}_{1}$=n!;
(2)∵bn=$\frac{2{a}_{n}}{(n-1)!}$•3n,an=n!,
∴bn=$\frac{2×n!}{(n-1)!}•{3}^{n}$=2n•3n,
∵Sn=1×2×3+2×2×32+3×2×33+…+(n-1)×2×3n-1+n×2×3n,
∴3Sn=1×2×32+2×2×33+…+(n-1)×2×3n+n×2×3n+1,
两式相减,得-2Sn=1×2×3+1×2×32+1×2×33+…+1×2×3n-1+1×2×3n-n×2×3n+1
=2(3+32+33+…+3n-1+3n)-n×2×3n+1
=$2×\frac{3×(1-{3}^{n})}{1-3}$-n×2×3n+1
=$2×\frac{3}{2}×{(3}^{n}-1)$-n×2×3n+1,
∴Sn=n×3n+1-$\frac{3}{2}×({3}^{n}-1)$
=$(n-\frac{1}{2})×{3}^{n+1}$+$\frac{3}{2}$.

点评 本题考查求数列的通项、前n项和,利用错位相减法是解决本题的关键,注意解题方法的积累,属于中档题.

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