Question

已知數(shù)列{a_n}滿足條件（n-1）a_n+1=（n+1）（a_n-1），a₂=6，令b_n=a_n+n（n∈N^*）
（Ⅰ）寫出數(shù)列{b_n}的前四項(xiàng)；
（Ⅱ）求數(shù)列{b_n}的通項(xiàng)公式，并給出證明；
（Ⅲ）是否存在非零常數(shù)p，q，使得數(shù)列{

an

pn+q

}成等差數(shù)列？若存在，求出p，q滿足的關(guān)系式；若不存在，說明理由．

Answer 1

分析：（1）先根據(jù)（n-1）a_n+1=（n+1）（a_n-1），可分別求得a₁，a₃，a₄，進(jìn)而求得b₁，b₂，b₃，b₄．
（2）由（1）知b₁=2×1²，b₂=2×2²，b₃=2×3²，b₄=2×4²由此猜測(cè)b_n=2n²．進(jìn)而用數(shù)學(xué)歸納法證明．
（3）假設(shè)存在非零常數(shù)p，q，使得數(shù)列{

an

pn+q

}成等差數(shù)列，設(shè)其公差為d，令c_n=

an

pn+q

=

2n2-n

pn+q

，進(jìn)而根據(jù)等差數(shù)列通項(xiàng)公式求得c_n，建立等式化簡(jiǎn)整理后即可求得

p

q

=-2，進(jìn)而判斷存在滿足關(guān)系p=-2q的非零常數(shù)p，q，使得數(shù)列{

an

pn+q

}成等差數(shù)列．

解答：解：（Ⅰ）在∵（n-1）a_n+1=（n+1）（a_n-1），中，
由∴a₁=1，a₃=15．a(chǎn)₄=28；
∴b₁=2，b₂=8，b₃=18，b₄=32
（Ⅱ）由（1）知b₁=2×1²，b₂=2×2²，b₃=2×3²，b₄=2×4²
．由此猜測(cè)b_n=2n²．
下面用數(shù)學(xué)歸納法證明：
①當(dāng)n=1時(shí)猜想顯然成立；
②假設(shè)n=k（k≥2）猜想成立，即b_k=2k²，則有a_k=2k²-k，
根據(jù)題意，得（k-1）a_k+1=（k+1）（a_k-1）=（k+1）（2k²-k-1），解出a_k+1=（k+1）（2k+1），
于是b_k+1=a_k+1+k+1=（k+1）（2k+1）+（k+1）=2（k+1）²，
，即當(dāng)n=k+1時(shí)猜想也成立．
綜合①②得對(duì)于所有n∈N^*都有b_n=2n²
（Ⅲ）由（Ⅱ）知，a_n=2n²-n，
假設(shè)存在非零常數(shù)p，q，使得數(shù)列{

an

pn+q

}成等差數(shù)列，設(shè)其公差為d，
令c_n=

an

pn+q

=

2n2-n

pn+q

，則有c_n=c₁+（n-1）d=dn+c₁-d，
從而

2n2-n

pn+q

=dn+c₁-d，
化簡(jiǎn)得：2n²-n=dpn²+[dq+p（c₁-d）]n+q（c₁-d）．
所以有

dp=2 dq+p(c1-d)=-1 q(c1-d)=0

，
∵q≠0
∴c₁=d∴dq=-1
∴

p

q

=-2
故存在滿足關(guān)系p=-2q的非零常數(shù)p，q，使得數(shù)列{

an

pn+q

}成等差數(shù)列

點(diǎn)評(píng)：數(shù)列往往是難度較高的題，主要考查學(xué)生的探究能力，從近幾年的高考來觀察可發(fā)現(xiàn)數(shù)列對(duì)選拔性取著非常重要的作用．