问题 解答题

已知数列{an}的首项为1,对任意的n∈N*,定义bn=an+1-an

(Ⅰ) 若bn=n+1,求a4

(Ⅱ) 若bn+1bn-1=bn(n≥2),且b1=a,b2=b(ab≠0).

(ⅰ)当a=1,b=2时,求数列{bn}的前3n项和;

(ⅱ)当a=1时,求证:数列{an}中任意一项的值均不会在该数列中出现无数次.

答案

(Ⅰ)由a1=1及bn=n+1,令n=1,得到a2=a1+b1=1+2=3,

令n=2,得到a3=a2+b2=3+3=6,

令n=4,得到a4=a3+b3=6+4=10;

(Ⅱ)(ⅰ)因为bn+1bn-1=bn(n≥2),

所以,对任意的n∈N*bn+6=

bn+5
bn+4
=
1
bn+3
=
bn+1
bn+2
=bn

即数列{bn}各项的值重复出现,周期为6.(5分)

又数列{bn}的前6项分别为1,2,2,1,

1
2
1
2
,且这六个数的和为7.

设数列{bn}的前n项和为Sn

则当n=2k(k∈N*)时,S3n=S6k=k(b1+b2+b3+b4+b5+b6)=7k,

当n=2k+1(k∈N*)时,S3n=S6k+3=k(b1+b2+b3+b4+b5+b6)+b6k+1+b6k+2+b6k+3=7k+b1+b2+b3=7k+5,(7分)

所以,当n为偶数时,S3n=

7
2
n;当n为奇数时,S3n=
7n+3
2
.(8分)

(ⅱ)证明:由(ⅰ)知:对任意的n∈N*有bn+6=bn

又数列{bn}的前6项分别为1,b,b,1,

1
b
1
b
,且这六个数的和为2b+
2
b
+2

设cn=a6n+i(n≥0),(其中i为常数且i∈{1,2,3,4,5,6}),

所以cn+1-cn=a6n+6+i-a6n+i=b6n+i+1+b6n+i+2+b6n+i+3+b6n+i+4+b6n+i+5+b6n+i+6=2b+

2
b
+2.

所以,数列{a6n+i}均为以2b+

2
b
+2为公差的等差数列.(10分)

因为b>0时,2b+

2
b
+2>0,b<0时,2b+
2
b
+2≤-2<0
,(12分)

所以{a6n+i}为公差不为零的等差数列,其中任何一项的值最多在该数列中出现一次.

所以数列{an}中任意一项的值最多在此数列中出现6次,即任意一项的值不会在此数列中重复出现无数次.(14分)

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