课时跟踪检测(三十二)数列的综合问题1.已知各项都不小于1的数列{an}的前n项和为Sn,且满足an=-2
(1)求数列{an}的通项公式;(2)设bn=+1,从数列{bn}中抽取部分项b1,b9,bn3,bn4,…,bnk,…,按从小到大的顺序构成等比数列.①求{nk}的通项公式;②记ck=数列{ck}的前k项和是Tk,求证:Tk<
解:(1)由an=-2,移项并平方得(an+2)2=a+4an+4=6Sn+3n,则a+4an-1+4=6Sn-1+3(n-1),n≥2,两式相减得,a-a+4an-4an-1=6an+3,n≥2,即a-2an+1=a+4an-1+4,n≥2,即(an-1)2=(an-1+2)2,n≥2
又an≥1,所以an-1=an-1+2,n≥2,即an-an-1=3,n≥2,又a1+2=,所以a-2a1+1=0,解得a1=1,所以数列{an}是首项为1,公差为3的等差数列,故an=1+3(n-1)=3n-2
(2)①由bn=+1,得b1=2,b9=6,故等比数列的首项为2,公比为3,则bnk=2×3k-1=+1
化简得nk=4×32k-3-4×3k-2+1
②证明:由题意可得T1=<,T2=+=<,当k≥3,k∈N*时,ck====
则Tk=c1+c2+…+ck=+=+=-×<,综上,Tk<
2.设数列{an}的首项为1,前n项和为Sn,若对任意的n∈N*,均有Sn=an+k-k(k是常数且k∈N*)成立,则称数列{an}为“P(k)数列”.(1)若数列{an}为“P(1)数列”,求数列{an}的通项公式;(2)是否存在数列{an}既是“P(k)数列”,也是“P(k+2)数列”
若存在,求出符合条件的数列{an}的通项公式及对应的k的值;若不存在,请说明理由;(3)若数列{an}为“P(2)数列”,a2=2,设Tn=+++…+,证明:Tn<3