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已知等差數列{an}的通項公式為an=3n-2,等比數列{bn}中,b1=a1,b4=a3+1.記集合A={x|x=an,n∈N*},B={x|x=bn,n∈N*},U=A∪B,把集合U中的元素按從小到大依次排列,構成數列{cn}.
(Ⅰ)求數列{bn}的通項公式;
(Ⅱ)求數列{cn}的前50項和S50
(Ⅲ)把集合?UA中的元素從小到大依次排列構成數列{dn},寫出數列{dn}的通項公式,并說明理由.

解:(Ⅰ)設等比數列{bn}的公比為q,
∵b1=a1=1,b4=a3+1=8,則q3=8,∴q=2,
∴bn=2n-1;
(Ⅱ)根據數列{an}和數列{bn}的增長速度,數列{cn}的前50項至多在數列{an}中選50項,數列{an}的前50項所構成的集合為{1,4,7,10,…,148},
由2n-1<148得,n≤8,數列{bn}的前8項構成的集合為{1,2,4,8,16,32,64,128},其中1,4,16,64是等差數列{an}中的項,2,8,32,128不是等差數列中的項,a46=136>128,故數列{cn}的前50項應包含數列{an}的前46項和數列{bn}中的2,8,32,128這4項.
所以S50==3321;
(Ⅲ)據集合B中元素2,8,32,128∉A,猜測數列{dn}的通項公式為dn=22n-1
∵dn=b2n,∴只需證明數列{bn}中,b2n-1∈A,b2n∉A(n∈N*),
證明如下:∵b2n+1-b2n-1=22n-22n-2=4n-4n-1=3×4n-1,即b2n+1=b2n-1+3×4n-1,
若?m∈N*,使b2n-1=3m-2,那么b2n+1=3m-2+3×4n-1=3(m+4n-1)-2,
所以,若b2n-1∈A,則b2n+1∈A.因為b1∈A,重復使用上述結論,即得b2n-1∈A(n∈N*).
同理,b2n+2-b2n=22n+1-22n-1=2×4n-2×4n-1=3×2×4n-1,即b2n+2=b2n+3×2×4n-1
因為“3×2×4n-1”為數列{an}的公差3的整數倍,
所以說明b2n 與b2n+2(n∈N*)同時屬于A或同時不屬于A,
當n=1時,顯然b2=2∉A,即有b4=2∉A,重復使用上述結論,即得b2n∉A,
∴dn=22n-1;
分析:(Ⅰ)設等比數列{bn}的公比為q,利用等比數列的通項公式即可求得q,從而得到通項公式;
(Ⅱ)根據數列{an}和數列{bn}的增長速度,判斷數列{cn}的前50項中包含{an}、{bn}的項的情況,再根據等差數列求和公式即可得到結果;
(Ⅲ)據集合B中元素2,8,32,128∉A,猜測數列{dn}的通項公式為dn=22n-1,由dn=b2n,∴只需證明數列{bn}中,b2n-1∈A,b2n∉A(n∈N*),通過作差b2n+1-b2n-1,可判斷若b2n-1∈A,則b2n+1∈A.根據為b1∈A判斷b2n-1∈A(n∈N*).同理可判斷b2n∉A,從而得到dn=22n-1
點評:本題考查等差數列、等比數列的綜合及數列求和,考查學生綜合運用知識分析解決問題的能力,本題中(Ⅲ)問先猜后證的思路值得借鑒學習,要細心領會.
練習冊系列答案
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