问题 解答题

已知数列{an}中,a0=2,a1=3,a2=6,且对n≥3时,有an=(n+4)an-1-4nan-2+(4n-8)an-3

(Ⅰ)设数列{bn}满足bn=an-nan-1,n∈N*,证明数列{bn+1-2bn}为等比数列,并求数列{bn}的通项公式;

(Ⅱ)记n×(n-1)×…×2×1=n!,求数列{nan}的前n项和Sn

答案

(Ⅰ) 证明:由条件,得an-nan-1=4[an-1-(n-1)an-2]-4[an-2-(n-2)an-3],

则an+1-(n+1)an=4[an-nan-1]-4[an-1-(n-1)an-2].…2分

即bn+1=4bn-4bn-1.又b1=1,b2=0,所以bn+1-2bn=2(bn-2bn-1),b2-2b1=-2≠0.

所以{bn+1-2bn}是首项为-2,公比为2的等比数列. …4分b2-2b1=-2,所以bn+1-2bn=2n-1(b2-2b1)=-2n

两边同除以2n+1,可得

bn+1
2n+1
-
bn
2n
=-
1
2
.…6分

于是{

bn
2n
}为以
1
2
首项,-
1
2
为公差的等差数列.

所以

bn
2n
=
b1
2
-
1
2
(n-1),得bn=2n(1-
n
2
).…8分

(Ⅱ)an-2n=nan-1-n2n-1=n(an-1-2n-1),令cn=an-2n,则cn=ncn-1

而c1=1,∴cn=n(n-1)•…•2•1•c1=n(n-1)•…•2•1.

∴an=n(n-1)•…•2•1+2n. …12分nan=n•n•(n-1)•…•2•1+n2n=(n+1)!-n!+n•2n

∴Sn=(2!-1!)+(3!-2!)+…+(n+1)!-n!+(1×2+2×22+…+n×2n).…14分

令Tn=1×2+2×22+…+n×2n,①

则2Tn=1×22+2×23+…+(n-1)×2n+n×2n+1.②

①-②,得-Tn=2+22+…+2n-n×2n+1,Tn=(n-1)2n+1+2.

S^=(n+1)!+(n-1)2n+1+1.…16分.

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