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19数列★★★☆☆
设数列 {an}\{a_{n}\} 的前 nn 项和为 SnS_{n},已知 a1=1a_{1} = 1,Sn+1=4an+2S_{n+1} = 4a_{n} + 2.
(1) 设 bn=an+1−2anb_{n} = a_{n+1} - 2a_{n}. 证明数列 {bn}\{b_n\} 是等比数列. (2) 求数列 {an}\{a_{n}\} 的通项公式.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 由已知条件在 n=1n=1 时给出
a1+a2=S2=4a1+2=6a_{1}+a_{2}=S_{2}=4a_{1}+2=6
所以 a2=5a_{2}=5,从而 b1=a2−2a1=3b_{1}=a_{2}-2a_{1}=3. 对任意 n⩾1n\geqslant1,相邻两式相减得
an+2=Sn+2−Sn+1=4an+1+2−(4an+2)=4(an+1−an)a_{n+2}=S_{n+2}-S_{n+1}=4a_{n+1}+2-(4a_{n}+2)=4(a_{n+1}-a_{n})
因此
bn+1=an+2−2an+1=2(an+1−2an)=2bnb_{n+1}=a_{n+2}-2a_{n+1}=2(a_{n+1}-2a_{n})=2b_{n}
所以 {bn}\{b_{n}\} 是首项为 33、公比为 22 的等比数列,即 bn=3⋅2n−1b_{n}=3\cdot2^{n-1}. \item 由 bn=an+1−2anb_{n}=a_{n+1}-2a_{n},有
an+12n−an2n−1=bn2n=32\frac{a_{n+1}}{2^{n}}-\frac{a_{n}}{2^{n-1}}=\frac{b_{n}}{2^{n}}=\frac32
数列 {an2n−1}\left\{\frac{a_{n}}{2^{n-1}}\right\} 是首项为 11、公差为 32\frac32 的等差数列,故
an2n−1=1+(n−1)32=3n−12\frac{a_{n}}{2^{n-1}}=1+(n-1)\frac32=\frac{3n-1}{2}
所以数列 {an}\{a_n\} 的通项公式为 an=(3n−1)2n−2a_n=(3n-1)2^{n-2},(n⩾1n\geqslant1). \end{enumerate} \end{solution}

2009 · 全国 · 大纲二卷 · 理 · 第 19 题 · 解答题

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