Question

已知數(shù)列{a_n}、{b_n}中，對任何正整數(shù)n都有：a₁b_n+a₂b_n-1+a₃b_n-2+…+a_n-1b₂+a_nb₁=2ⁿ⁺¹-n-2．
（1）若數(shù)列{a_n}是首項(xiàng)和公差都是1的等差數(shù)列，求證：數(shù)列{b_n}是等比數(shù)列；
（2）若數(shù)列{b_n}是等比數(shù)列，數(shù)列{a_n}是否是等差數(shù)列，若是請求出通項(xiàng)公式，若不是請說明理由；

Answer 1

分析：（1）根據(jù)等差數(shù)列的性質(zhì)求得數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式，代入a₁b_n+a₂b_n-1+a₃b_n-2+…+a_n-1b₂+a_nb₁=2ⁿ⁺¹-n-2中，利用錯(cuò)位相減法求得b_n=2^n-1，進(jìn)而推斷數(shù)列{b_n}是首項(xiàng)為1，公比為2的等比數(shù)列．
（2）設(shè)等比數(shù)列{b_n}的首項(xiàng)為b，公比為q，代入a₁b_n+a₂b_n-1+a₃b_n-2+…+a_n-1b₂+a_nb₁=2ⁿ⁺¹-n-2中進(jìn)而求得bq^n-2a₁+bq^n-3a₂+bq^n-4a₃++ba_n-1=2ⁿ-n-1，整理得（2ⁿ-n-1）q+ba_n=2ⁿ⁺¹-n-2，進(jìn)而求得a_n的表達(dá)式，要使a_n+1-a_n是與n無關(guān)的常數(shù)，必需q=2，進(jìn)而得出結(jié)論當(dāng)?shù)缺葦?shù)列{b_n}的公比q=2時(shí)，數(shù)列{a_n}是等差數(shù)列，其通項(xiàng)公式是an=

n

b

；當(dāng)?shù)缺葦?shù)列{b_n}的公比不是2時(shí)，數(shù)列{a_n}不是等差數(shù)列．

解答：解：（1）依題意數(shù)列{a_n}的通項(xiàng)公式是a_n=n，
故等式即為b_n+2b_n-1+3b_n-2++（n-1）b₂+nb₁=2ⁿ⁺¹-n-2，b_n-1+2b_n-2+3b_n-3++（n-2）b₂+（n-1）b₁=2ⁿ-n-1（n≥2），
兩式相減可得b_n+b_n-1++b₂+b₁=2ⁿ-
得b_n=2^n-1，數(shù)列{b_n}是首項(xiàng)為1，公比為2的等比數(shù)列．
（2）設(shè)等比數(shù)列{b_n}的首項(xiàng)為b，公比為q，則b_n=bq^n-1，從而有：bq^n-1a₁+bq^n-2a₂+bq^n-3a₃++bqa_n-1+ba_n=2ⁿ⁺¹-n-2，
又bq^n-2a₁+bq^n-3a₂+bq^n-4a₃++ba_n-1=2ⁿ-n-1（n≥2），
故（2ⁿ-n-1）q+ba_n=2ⁿ⁺¹-n-2
an=

2-q

b

×2n+

q-1

b

×n+

q-2

b

，
要使a_n+1-a_n是與n無關(guān)的常數(shù)，必需q=2，
即①當(dāng)?shù)缺葦?shù)列{b_n}的公比q=2時(shí)，數(shù)列{a_n}是等差數(shù)列，其通項(xiàng)公式是an=

n

b

；
②當(dāng)?shù)缺葦?shù)列{b_n}的公比不是2時(shí)，數(shù)列{a_n}不是等差數(shù)列．

點(diǎn)評：本題主要考查了等差數(shù)列的性質(zhì)，考查了學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力．