Question

在數列{a_n}中，a₁=16，數列{b_n}是公差為-1的等差數列，且b_n=log₂a_n
（Ⅰ）求數列{a_n}和{b_n}的通項公式；
（Ⅱ）在數列{b_n}中，若存在正整數p，q使b_p=q，b_q=p（p＞q），求p，q得值；
（Ⅲ）若記c_n=a_n•b_n，求數列{c_n}的前n項的和S_n．

Answer 1

（Ⅰ）數列{a_n}中，a₁=16，數列{b_n}是公差為-1的等差數列，且b_n=log₂a_n；
∴b_n+1=log₂a_n+1，∴b_n+1-b_n=log₂a_n+1-log₂a_n=log₂

an+1

an

=-1；
∴

an+1

an

=

1

2

，∴{a_n}是等比數列，通項公式為a_n=16×(

1

2

)n-1=(

1

2

)n-5；
∴{b_n}的通項公式b_n=log₂a_n=log₂(

1

2

)n-5=5-n；
（Ⅱ）數列{b_n}中，∵b_n=5-n，假設存在正整數p，q使b_p=q，b_q=p（p＞q），
則

5-p=q 5-q=p p＞q

，解得

p=3 q=2

，或

p=4 q=1

；
（Ⅲ）∵a_n=(

1

2

)n-5，b_n=5-n，∴c_n=a_n•b_n=（5-n）×(

1

2

)n-5；
∴{c_n}的前n項和S_n=4×(

1

2

)-4+3×(

1

2

)-3+2×(

1

2

)-2+…+[5-（n-1）]×(

1

2

)(n-1)-5+（5-n）×(

1

2

)n-5①，
∴

1

2

s_n=4×(

1

2

)-3+3×(

1

2

)-2+2×(

1

2

)-1+…+[5-（n-1）]×(

1

2

)n-5+（5-n）×(

1

2

)(n+1)-5②；
①-②得：

1

2

s_n=4×(

1

2

)-4-(

1

2

)-3-(

1

2

)-2-(

1

2

)-1-…-(

1

2

)n-5-（5-n）×(

1

2

)n-4=64-

( 1 2 )-3-( 1 2 )n-4

1- 1 2

-（5-n）×(

1

2

)n-4=48+（n-3）×(

1

2

)n-4；
∴s_n=96+（n-3）×(

1

2

)n-5．