问题 解答题
理科附加题:
已知(1+
1
2
x)n
展开式的各项依次记为a1(x),a2(x),a3(x),…an(x),an+1(x).
设F(x)=a1(x)+2a2(x)+3a3(x),…+nan(x)+(n+1)an+1(x).
(Ⅰ)若a1(x),a2(x),a3(x)的系数依次成等差数列,求n的值;
(Ⅱ)求证:对任意x1,x2∈[0,2],恒有|F(x1)-F(x2)|≤2n-1(n+2).
答案

(Ⅰ)依题意ak(x)=

Ck-1n
(
1
2
x)k-1,k=1,2,3,…,n+1,

a1(x),a2(x),a3(x)的系数依次为Cn0=1,

C1n
1
2
=
n
2
C2n
•(
1
2
)2=
n(n-1)
8

所以

n
2
=1+
n(n-1)
8

解得n=8;            

(Ⅱ)F(x)=a1(x)+2a2(x)+3a3(x),…+nan(x)+(n+1)an+1(x)=

C0n
+2
C1n
(
1
2
x)+3
C2n
(
1
2
x)2…+n
Cn-1n
(
1
2
x)n-1+(n+1)
Cnn
(
1
2
x)n

F(2)-F(0)=2Cn1+3Cn2…+nCnn-1+(n+1)Cnn

设Sn=Cn0+2Cn1+3Cn2…+nCnn-1+(n+1)Cnn

则Sn=(n+1)Cnn+nCnn-1…+3Cn2+2Cn1+Cn0

考虑到Cnk=Cnn-k,将以上两式相加得:2Sn=(n+2)(Cn0+Cn1+Cn2…+Cnn-1+Cnn

所以Sn=(n+2)2n-1

所以F(2)-F(0)=(n+2)2n-1-1

又当x∈[0,2]时,F'(x)≥0恒成立,

从而F(x)是[0,2]上的单调递增函数,

所以对任意x1,x2∈[0,2],|F(x1)-F(x2)|≤F(2)-F(0)═(n+2)2n-1-1<(n+2)2n-1

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