设等差数列
{an} 的公差为
d,点
(an,bn) 在函数
f(x)=2x 的图象上(
n∈N∗).
(1) 证明:数列
{bn} 为等比数列;
(2) 若
a1=1,函数
f(x) 的图象在点
(a2,b2) 处的切线在
x 轴上的截距为
2−ln21,求数列
{anbn2} 的前
n 项和
Sn.
\begin{solution}
\begin{enumerate}
\item 因为点
(an,bn) 在
y=2x 的图象上,所以
bn=2an. 又
an+1=an+d,故
bnbn+1=2an2an+d=2d
这个比值与
n 无关,所以
{bn} 是以
2d 为公比的等比数列.
\item 函数
f(x)=2x 的导数为
f′(x)=2xln2. 在点
(a2,b2) 处的切线方程为
y−b2=b2ln2(x−a2)
令
y=0,得该切线在
x 轴上的截距为
a2−ln21. 由题设及
a1=1,得
a2=2,从而
d=1,
an=n,
bn=2n. 因此
Sn=k=1∑nakbk2=k=1∑nk4k
设上式为
Sn,则
4Sn=∑k=2n+1(k−1)4k,相减得
3Sn=n4n+1−k=1∑n4k=n4n+1−34n+1−4
所以
Sn=9(3n−1)4n+1+4.
\end{enumerate}
\end{solution}