问题 解答题

数列{an}满足a1=2,an+1=(λ-3)an+2n,(n=1,2,3…).

(Ⅰ) 当a2=-1时,求实数λ及a3

(Ⅱ)是否存在实数λ,使得数列{an}为等差数列?若存在,求出其通项公式,若不存在,说明理由;

(Ⅲ)求数列{an}的通项公式.

答案

(Ⅰ)∵a1=2,a2=-1,a2=(λ-3)a1+2,

∴λ=

3
2
,故a3=-
3
2
a2+2 

所以a3=

11
2
.…(3分)

(Ⅱ)∵a1=2,an+1=(λ-3)an+2n

∴a2=(λ-3)a1+2=2λ-4…(4分)

a3=(λ-3)a2+4=2λ2-10λ+16…(5分)

若数列{an}为等差数列,则a1+a3=2a2∴λ2-7λ+13=0…(6分)

∵△=49-4×13<0∴方程没有实根,…(7分)

故不存在实数λ,使得数列{an}为等差数列.…(8分)

(Ⅲ)∵an+1=(λ-3)an+2n,a1=2

若λ=3,则an=2n-1(n≥2);                       …(9分)

若λ≠3,∴an=(λ-3)an-1+2n-1

=(λ-3)[(λ-3)an-2+2n-2]+2n-1

=(λ-3){(λ-3)[(λ-3)an-3+2n-3]+2n-2}+2n-1

=(λ-3)n-1a1+(λ-3)n-2•2+(λ-3)n-3•22+…+(λ-3)•2n-2+2n-1

=(λ-3)n-1•2+(λ-3)n-2•2+(λ-3)n-3•22+…+(λ-3)•2n-2+2n-1

(n≥2)…(11分)

则数列(λ-3)n-1•2,(λ-3)n-2•2,(λ-3)n-3•22,…,(λ-3)•2n-2,2n-1

从第二项起,是一个首项为2(λ-3)n-2,公比为

2
λ-3
的等比数列.

如果

2
λ-3
=1,即λ=5时,an=2(5-3)n-1+(n-1)(5-3)n-2•2=2n+(n-1)2n-1=(n+1)•2n-1

当n=1时也成立.

如果

2
λ-3
≠1,即λ≠5时,an=2(λ-3)n-1+
2•(λ-3)n-2[1-(
2
λ-3
)
n-1
]
1-
2
λ-3

=2(λ-3)n-1+

(λ-3)n-1•2-2n
λ-5

=

2λ-8
λ-5
(λ-3)n-1-
2n
λ-5

当n=1时也成立.

故数列{an}的通项公式为:当λ=3时,an=

2n-1n≥2
2n=1

当λ=5时,an=(n+1)•2n-1

当λ≠5且λ≠3时,an=

2λ-8
λ-5
(λ-3)n-1-
2n
λ-5
.…(14分)

说明:其他正确解法按相应步骤给分.

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