问题 解答题
已知数列{an}的前n项和Sn=2n2+2n,数列{bn}的前n项和Tn=2-bn
(Ⅰ)求数列{an}与{bn}的通项公式;
(Ⅱ)设cn=
anbn
4
,求证数列{cn}的前n和Rn<4;
(III)设cn=an+(-1)nlog2bn,求数列{cn}的前2n和R2n
答案

(I)∵数列{an}的前n项和Sn=2n2+2n,

∴a1=S1=2+2=4,

an=Sn-Sn-1=(2n2+2n)-[2(n-1)2+2(n-1)]=4n,

当n=1时,4n=4=a1

∴an=4n.

∵数列{bn}的前n项和Tn=2-bn

∴当n=1时,T1=b1=2-b1,解得b1=1.

当n>1时,Tn=2-bn,Tn-1=2-bn-1

∴Tn-Tn-1=bn=bn-1-bn,∴2bn=bn-1

bn
bn-1
=
1
2

∴数列{bn}是以首项为1,公比为

1
2
的等比数列,

bn=(

1
2
)n-1,n∈N*

(II)∵cn=

anbn
4
=n•(
1
2
)
n-1

∴数列{cn}的前n和:

Rn=c1+c2+c3+…+cn

=1•(

1
2
0+2×(
1
2
1+3×(
1
2
2+…+(n-1)•(
1
2
n-2+n•(
1
2
n-1,①

1
2
Rn =1•(
1
2
1+2×(
1
2
2+3×(
1
2
3+…+(n-1)•(
1
2
n-1+n•(
1
2
n,②

①-②,得

1
2
Rn=1+
1
2
+(
1
2
2+(
1
2
3+…+(
1
2
n-1-n•(
1
2
n

1
2
Rn=
1×[1-(
1
2
)
n
]
1-
1
2
-n•(
1
2
n

=2-(

1
2
)n+1-n•(
1
2
n

Rn=4-2(n+2)(

1
2
)n<4;

( III)∵cn=an+(-1)nlog2bn

=4n+(-1)nlog2(

1
2
)n-1

=4n+(-1)n(1-n),

∴数列{cn}的前2n和

R2n=[4×1+(-1)1(1-1)]+[4×2+(-1)2(1-2)]+[4×3+(-1)3(1-3)]+…+[4×2n+(-1)2n(1-2n)]

=4(1+2+3+…+2n)+[0-1+2-3+…+(2n-2)-(2n-1)]

=4×

2n(1+2n)
2
-n

=8n2+3n.

∴R2n=8n2+3n.

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