问题 解答题

已知{an}是等比数列,a1=2,a3=18;{bn}是等差数列,b1=2,b1+b2+b3+b4=a1+a2+a3>20.

(1)求数列{bn}的通项公式;

(2)求数列{bn}的前n项和Sn的公式;

(3)设Pn=b1+b4+b7+…+b3n-2,Qn=b10+b12+b14+…+b2n+8,其中n=1,2,…,试比较Pn与Qn的大小,并证明你的结论.

答案

(1)设{an}的公比为q,由a3=a1q2得q2=

a3
a1
=9,q=±3.

当q=-3时,a1+a2+a3=2-6+18=14<20,

这与a1+a2+a3>20矛盾,故舍去.

当q=3时,a1+a2+a3=2+6+18=26>20,故符合题意.

设数列{bn}的公差为d,由b1+b2+b3+b4=26得4b1+

4×3
2
d=26.

又b1=2,解得d=3,所以bn=3n-1.

(2)Sn=

n(b1+bn)
2
=
3
2
n2+
1
2
n.

(3)b1,b4,b7,,b3n-2组成以3d为公差的等差数列,

所以Pn=nb1+

n(n-1)
2
•3d=
9
2
n2-
5
2
n;

b10,b12,b14,,b2n+8组成以2d为公差的等差数列,b10=29,

所以Qn=nb10+

n(n-1)
2
•2d=3n2+26n.

Pn-Qn=(

9
2
n2-
5
2
n)-(3n2+26n)=
3
2
n(n-19).

所以,对于正整数n,当n≥20时,Pn>Qn

当n=19时,Pn=Qn

当n≤18时,Pn<Qn

判断题
判断题