问题 解答题

设数列{an}是首项为1,公差为2的等差数列,对每一个k∈N*,在ak与ak+1之间插入2k-1个2,得到新数列{bn},设An、Bn分别是数列{an}和{bn}的前n项和.

(1)a10是数列{bn}的第几项;

(2)是否存在正整数m,使Bm=2010?若不存在,请说明理由;否则,求出m的值;

(3)设am是数列{bn}的第f(m)项,试比较:Bf(m)与2Am的大小,请详细论证你的结论.

答案

(1)在数列{bn}中,对每一个K∈N*

在ak与ak+1之间有2k-1个2,∴a10在数列{bn}中的项数为:10+1+2+4+…+28   …(2分)

=10+

1-29
1-2
=521即a10是数列{bn}中第521项   …(3分)

(2)an=1+(n-1)•2=2n-1,在数列{bn}中,an及其前面所有项的和为:[1+3+5+…+(2n-1)]+(2+4+…+2n-1)=n2+

2×(1-2n-1)
1-2
=2n+n2-2…(5分)

∵210+102-2=1122<2010<211+112-2

且2010-1122=888=444×2

∴存在m=521+444=965,使得Bm=2010…(8分)

(3)由(2)知Bf(m)=2m+m2-2又Am=1+3+5+…+(2m-1)=m2

∴Bf(m)-2Am=(2m+m2-2)-2m2=2m-(m2+2)…(10分)

当m=1时,2m=2,m2+2=3,故2m<m2+2;

当m=2时,2m=4,m2+2=6,故2m<m2+2;

当m=3时,2m=8,m2+2=11,故2m<m2+2;

当m=4时,2m=16,m2+2=18,故2m<m2+2; …(12分)

m≥5时,2m=1+

C1m
+
C2m
+…+
Cm-2m
+
Cm-1m
+1≥2(1+m+
m(m-1)
2
)

因而当m=1,2,3,4时,Bf(m)<2Am

当m≥5时且m∈N*时,Bf(m)>2Am…(14分)

单项选择题
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