Question

已知等差數(shù)列{a_n}的首項(xiàng)a₁=1，公差d＞0，且第二項(xiàng)、第五項(xiàng)、第十四項(xiàng)分別是等比數(shù)列{b_n}的第二項(xiàng)、第三項(xiàng)、第四項(xiàng)．
（I）求數(shù)列{a_n}與{b_n}的通項(xiàng)公式；
（Ⅱ）設(shè)數(shù)列{c_n}對任意正整數(shù)n均有

c1

b1

+

c2

mb2

+

c3

m2b3

+…+

cn

mn-1bn

=（n+1）a_n+1成立，其中m為不等于零的常數(shù)，求數(shù)列{c_n}的前n項(xiàng)和S_n．

Answer 1

分析：（1）依已知可先求首項(xiàng)和公差，進(jìn)而求出通項(xiàng)a_n和b_n，在求首項(xiàng)和公差時(shí)，主要根據(jù)先表示出等差數(shù)列的三項(xiàng)，根據(jù)這三項(xiàng)是等比數(shù)列的三項(xiàng)，且三項(xiàng)成等比數(shù)列，用等比中項(xiàng)的關(guān)系寫出算式，解出結(jié)果．
（2）由題先求出{a_n}的通項(xiàng)公式后再求S_n．仿寫一個(gè)題目所給的條件，兩式相減得到數(shù)列{c_n}的表達(dá)式，討論當(dāng)3m=1和當(dāng)3m≠1兩種情況，前一種用等差數(shù)列的前n項(xiàng)和公式，后一種情況用錯(cuò)位相減法來解出結(jié)果．

解答：解：（1）由題意得（a₁+d）（a₁+13d）=（a₁+4d）²，整理得2a₁d=d²．
∵a₁=1，解得d=2（d=0不合題意舍去），
∴a_n=2n-1
由b₂=a₂=3，b₃=a₅=9，
易求得b_n=3^n-1
（2）當(dāng)n=1時(shí)，c₁=6；
當(dāng)n≥2時(shí)，

cn

mn-1bn

=（n+1）a_n+1-na_n=4n+1，
∴c_n=（4n+1）m^n-1b_n=（4n+1）（3m）^n-1．
∴c_n=

6 n=1 (4n+1)(3m)n-1 n=2，3，4

當(dāng)3m=1，即m=

1

3

時(shí)，
S_n=6+9+13+…+（4n+1）
=6+

(n-1)(9+4n+1)

2

=6+（n-1）（2n+5）=2n²+3n+1．
當(dāng)3m≠1，即m≠

1

3

時(shí)，
S_n=c₁+c₂++c_n，即
S_n=6+9•（3m）+13•（3m）²++（4n-3）（3m）^n-2+（4n+1）（3m）^n-1．①
3mS_n=6•3m+9•（3m）²+13•（3m）³++（4n-3）（3m）^n-1+（4n+1）（3m）ⁿ．②
①-②得
（1-3m）S_n=6+3•3m+4•（3m）²+4•（3m）³++4•（3m）^n-1-（4n+1）（3m）ⁿ
=6+9m+4[（3m）²+（3m）³++（3m）^n-1]-（4n+1）（3m）ⁿ
=6+9m+

4[(3m)2-(3m)n]

1-3m

-（4n+1）（3m）ⁿ．
∴S_n=

6+9m-(4n+1)(3m)n

1-3m

+

4[(3m)2-(3m)n]

(1-3m)2

．
∴S_n=

m= 1 3 m≠ 1 3 .

點(diǎn)評：本題主要考查了數(shù)列的基本知識(shí)和解決數(shù)列問題的基本方法，如基本量法，錯(cuò)位相減求和法等．本題是一個(gè)綜合題，若在高考題中出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)該是一個(gè)合格的題目．