问题 解答题

已知函数f(x)=ax+b,当x∈[a1,b1]时值域为[a2,b2],当x∈[a2,b2]时值域为[a3,b3],当x∈[an-1,bn-1]时值域为[an,bn]…其中a、b为常数,a1=0,b1=1

(1)若a=1,b=2,求数列{an}和{bn}的通项公式.

(2)若a>0,a≠1,要使数列{bn}是公比不为1的等比数列,求b的值.

(3)若a>0,设数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,求Tn-Sn的值.

答案

(1)∵a=1,b=2,∴f(x)=x+2,

∵函数f(x)单调递增,且当x∈[an-1,bn-1]时值域为[an,bn].

∴当n≥2时,an=f(an-1)=an-1+2,bn=f(bn-1)=bn-1+2,

又a1=0,b1=1,

∴an=0+(n-1)×2=2n-2,bn=1+(n-1)×2=2n-1.

即an=2n-2,bn=2n-1.

(2)当a>0时,函数f(x)=ax+b单调递增,∴当n≥2时,bn=f(bn-1)=abn-1+b,(*)

当bn=bn-1时,bn=1,b=1-a,

因此b≠1-a(a>0,a≠1).

设数列{bn}的公比为q,又b1=1,对于(*)分别取n=2,3可得

q=a+b
q2=aq+b

化为b(a+b-1)=0,而a+b-1≠0,∴b=0.

故当b=0时数列{bn}是公比不为1的等比数列.

因此b=0.

(3)当a>0时,函数f(x)=ax+b单调递增,

∴当n≥2时,an=f(an-1)=aan-1+b,bn=f(bn-1)=abn-1+b,

①当a=1时,an=0+(n-1)•b,bn=1+(n-1)b,

∴Tn-Sn=1+1+…+1=n.

②当a≠1时,由an+

b
a-1
=a(an-1+
b
a-1
),bn+
b
a-1
=a(bn-1+
b
a-1
)

可得an+

b
a-1
=
b
a-1
an-1bn+
b
a-1
=(1+
b
a-1
)•an-1

∴可得bn-an=an-1

∴Tn-Sn=1+a+a2+…+an-1=

an-1
a-1

综上可知:当a=1时,Tn-Sn=n;

当a≠1时,Tn-Sn=

an-1
a-1

解答题
单项选择题