Question

數(shù)列{a_n}的前n項和為s_n，a₁=1，a_n+1=2s_n+1，（n≥1），等差數(shù)列{b_n}的各項均為正數(shù)，前n項和為B_n，且B₃=15，又a₁+b₁，a₂+b₂，a₃+b₃成等比數(shù)列．
（1）求數(shù)列{a_n}與{b_n}的通項公式；
（2）若T_n=a₁b₁+a₂b₂+a₃b₃+…+a_nb_n，求T_n的表達式．

Answer 1

解：（Ⅰ）∵a₁=1，a_n+1=2S_n+1（n∈N^*），
∴a_n=2S_n-1+1（n∈N^*，n＞1），
∴a_n+1-a_n=2（S_n-S_n-1），
∴a_n+1-a_n=2a_n，
∴a_n+1=3a_n（n∈N^*，n＞1）（2分）
而a₂=2a₁+1=3=3a₁，
∴a_n+1=3a_n（n∈N^*）
∴數(shù)列{a_n}是以1為首項，3為公比的等比數(shù)列，
∴a_n=3^n-1（n∈N^*）（4分）
∴a₁=1，a₂=3，a₃=9，
在等差數(shù)列{b_n}中，
∵b₁+b₂+b₃=15，
∴b₂=5．
又因a₁+b₁、a₂+b₂、a₃+b₃成等比數(shù)列，設(shè)等差數(shù)列{b_n}的公差為d，
∴（1+5-d）（9+5+d）=64（6分）
解得d=-10，或d=2，
∵b_n＞0（n∈N*），
∴舍去d=-10，取d=2，
∴b₁=3，
∴b_n=2n+1（n∈N^*）．（8分）
（Ⅱ）∵T_n=a₁b₁+a₂b₂+a₃b₃+…+a_nb_n，
∴由（Ⅰ）知T_n=3×1+5×3+7×3²++（2n-1）3^n-2+（2n+1）3^n-1，①
3T_n=3×3+5×3²+7×3³++（2n-1）3^n-1+（2n+1）3ⁿ，②（10分）
①-②得-2T_n=3×1+2×3+2×3²+2×3³++2×3^n-1-（2n+1）3ⁿ，（12分）
=3+2（3+3²+3³++3^n-1）-（2n+1）3ⁿ
=3+2×-（2n+1）3n=3n-（2n+1）3n=-2n•3n，
∴T_n=n•3ⁿ．（14分）
分析：（1）求解時要利用恒等式a_n+1=2S_n+1構(gòu)造出a_n=2S_n-1+1兩者作差得出a_n+1=3a_n，此處是難點，數(shù)列的{b_n}的求解根據(jù)題意列出方程求d即可．
（II）數(shù)列求和是一個典型的錯位相減法求和技巧的運用，借助錯位相減法能求出結(jié)果．
點評：本題考查數(shù)列知識的綜合運用，技巧性較強，是數(shù)列中的一道難度較高的題，對答題者基礎(chǔ)知識與基本技能要求較高，是用來提高學(xué)生數(shù)列素養(yǎng)的一道好題．