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数学
题目

已知各项都为正数的数列(an)满足an+2=2an+1+3an.(1)证明:数列(an+an+1)为等比数列;(2)若a1=(1)/(2),a2=(3)/(2),求(an)的通项公式.

已知各项都为正数的数列{an}满足an+2=2an+1+3an.
(1)证明:数列{an+an+1}为等比数列;
(2)若a1=$\frac{1}{2}$,a2=$\frac{3}{2}$,求{an}的通项公式.

题目解答

答案

证明:(1)各项都为正数的数列{an}满足an+2=2an+1+3an,
得,an+1+an+2=3(an+1+an),
所以数列{an+an+1}是公比为3的等比数列;
(2)因为a1=$\frac{1}{2}$,a2=$\frac{3}{2}$,
所以a1+a2=2,
由(1)知数列{an+an+1}是首项为2,公比为3的等比数列,
所以an+an+1=2×3n-1,
于是${a}_{n+1}-\frac{1}{2}×{3}^{n}$=-${a}_{n}+\frac{1}{2}×{3}^{n-1}$,${a}_{2}-\frac{3}{2}$=0,
所以${a}_{n}-\frac{{3}^{n-1}}{2}$=0,即an=$\frac{{3}^{n-1}}{2}$,${a}_{1}=\frac{1}{2}$也符合.
故an=$\frac{{3}^{n-1}}{2}$.

解析

考查要点:本题主要考查递推数列的构造与求解,涉及等比数列的证明及通项公式的求解方法。

解题核心思路:

  1. 第一问:通过递推关系式,构造相邻两项的和,发现其等比特性。关键在于将原递推式变形,找到相邻两项和之间的倍数关系。
  2. 第二问:利用第一问的结论,结合初始条件,通过构造特解或递推关系求解通项公式。关键在于将非齐次递推式转化为等比数列形式。

破题关键点:

  • 第一问:将原递推式代入相邻两项和,直接推导出公比为3。
  • 第二问:通过构造新数列或利用特征方程法,结合初始条件确定通项。

第(1)题

目标:证明数列$\{a_n + a_{n+1}\}$是公比为3的等比数列。

递推式变形

已知递推式:
$a_{n+2} = 2a_{n+1} + 3a_n$
将两边同时加上$a_{n+1}$:
$a_{n+1} + a_{n+2} = a_{n+1} + (2a_{n+1} + 3a_n) = 3a_{n+1} + 3a_n = 3(a_{n+1} + a_n)$

结论

上式表明:
$a_{n+1} + a_{n+2} = 3(a_n + a_{n+1})$
因此,数列$\{a_n + a_{n+1}\}$是公比为3的等比数列。

第(2)题

目标:求通项公式$a_n$。

初始条件

已知$a_1 = \frac{1}{2}$,$a_2 = \frac{3}{2}$,则首项为:
$a_1 + a_2 = \frac{1}{2} + \frac{3}{2} = 2$

等比数列通项

由第(1)问结论,数列$\{a_n + a_{n+1}\}$的通项为:
$a_n + a_{n+1} = 2 \cdot 3^{n-1}$

构造新数列

令$b_n = a_n - \frac{3^{n-1}}{2}$,代入上式:
$\left(b_n + \frac{3^{n-1}}{2}\right) + \left(b_{n+1} + \frac{3^n}{2}\right) = 2 \cdot 3^{n-1}$
化简得:
$b_n + b_{n+1} + \frac{3^{n-1}}{2} + \frac{3^n}{2} = 2 \cdot 3^{n-1}$
进一步化简后可得:
$b_{n+1} = -b_n$
即$\{b_n\}$是公比为$-1$的等比数列。

求解$b_n$

由$b_1 = a_1 - \frac{3^{0}}{2} = 0$,得$b_n = 0$,故:
$a_n = \frac{3^{n-1}}{2}$

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