问题 解答题
已知数列{an}(n∈N*)的前n项和为Sn,数列{
Sn
n
}
是首项为0,公差为
1
2
的等差数列.
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)设bn=
4
15
•(-2)an(n∈N*)
,对任意的正整数k,将集合{b2k-1,b2k,b2k+1}中的三个元素排成一个递增的等差数列,其公差为dk,求证:数列{dk}为等比数列;
(3)对(2)题中的dk,求集合{x|dk<x<dk+1,x∈Z}的元素个数.
答案

(1)由条件得

Sn
n
=0+(n-1)
1
2
,即Sn=
n
2
(n-1)

an=n-1(n∈N*)

(2)由(1)可知bn=

4
15
•(-2)n-1(n∈N*)

b2k-1=

4
15
(-2)2k-2=
4
15
22k-2b2k=
4
15
(-2)2k-1=-
4
15
22k-1
b2k+1=
4
15
(-2)2k=
4
15
22k

由2b2k-1=b2k+b2k+1及b2k<b2k-1<b2k+1得b2k,b2k-1,b2k+1依次成递增的等差数列,

所以dk=b2k+1-b2k-1=

4
15
22k-
4
15
22k-2=
4k
5

满足

dk+1
dk
=4为常数,所以数列{dk}为等比数列.

(3)①当k为奇数时,

dk=
4k
5
=
(5-1)k
5
=
5k-
C1k
5k-1+
C2k
5k-2-…+(-1)k
5
=5k-1-
C1k
5k-2+
C2k
5k-3-…+
Ck-1k
50(-1)k-1-
1
5

同样,可得dk+1=

4k+1
5
=
(5-1)k+1
5
=5k-
C1k+1
5k-1+
C2k+1
5k-2-…+
Ckk+1
50(-1)k+
1
5

所以,集合{x|dk<x<dk+1,x∈Z}的元素个数为(dk+1-

1
5
)-(dk+
1
5
)+1=dk+1-dk+
3
5
=
3(4k+1)
5

②当k为偶数时,同理可得集合{x|dk<x<dk+1,x∈Z}的元素个数为

3•(4k-1)
5

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