问题 解答题

已知数列{an}的前n项和为Sn,对一切正整数n,点Pn(n,Sn)都在函数f(x)=x2+2x的图象上,且过点Pn(n,Sn)的切线的斜率为kn

(1)求数列{an}的通项公式.

(2)若bn=2knan,求数列{bn}的前n项和Tn

(3)设Q={x|x=kn,n∈N*},R={x|x=2an,n∈N*},等差数列{cn}的任一项cn∈Q∩R,其中c1是Q∩R中的最小数,110<c10<115,求{cn}的通项公式.

答案

(1)∵点Pn(n,Sn)都在函数f(x)=x2+2x的图象上,

∴Sn=n2+2n(n∈N*),

当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n+1.

当n=1时,a1=S1=3满足上式,所以数列{an}的通项公式为an=2n+1(3分)

(2)由f(x)=x2+2x求导可得f′(x)=2x+2

∵过点Pn(n,Sn)的切线的斜率为kn

∴kn=2n+2.

bn=2knan=4•(2n+1)•4n

∴Tn=4×3×41+4×5×42+4×7×43++4×(2n+1)×4n

由①×4,得4Tn=4×3×42+4×5×43+4×7×44++4×(2n+1)×4n+1

①-②得:-3Tn=4[3×4+2×(42+43++4n)-(2n+1)×4n+1]=4[3×4+2×

42(1-4n-1)
1-4
-(2n+1)×4n+1]∴Tn=
6n+1
9
4n+2-
16
9
.(8分)

(3)∵Q={x|x=2n+2,n∈N*},R={x|x=4n+2,n∈N*},∴Q∩R=R.

又∵cn∈Q∩R,其中c1是Q∩R中的最小数,

∴c1=6.

∵{cn}是公差是4的倍数,

∴c10=4m+6(m∈N*).

又∵110<c10<115,

110<4m+6<115
m∈N*
,解得m=27.

所以c10=114,

设等差数列的公差为d,则d=

c10-c1
10-1
=
114-6
9
=12,

∴cn=6+(n+1)×12=12n-6,所以{cn}的通项公式为cn=12n-6(14分)

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