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解答题已知数列{an}(n∈N+),a1=0,an+1=2an+n×2n(n≥1).(

答案:2  悬赏:80  手机版
解决时间 2021-01-02 11:37
解答题 已知数列{an}(n∈N+),a1=0,an+1=2an+n×2n(n≥1).
(1)求数列{an}的通项;
(2)设数列{an}的前n项和为Sn,试用数学归纳法证明Sn=2n-1×(n2-3n+4)-2.
最佳答案
解:(1)由an+1=2an+n×2n得an=2an-1+(n-1)×2n-1,
an-1=2an-2+(n-2)×2n-2(1分),
2an-1=22an-2+(n-2)×2n-1(3分),…,2n-2a2=2n-1a1+1×2n-1,
累加得an=[(n-1)+(n-2)+…+1]×2n-1=2n-2×n(n-1)(5分).
(2)n=1时,左边S1=a1=0,
右边2n-1×(n2-3n+4)-2=1×(1-3+4)-2=0,
左边=右边,命题成立(7分);
设n=k(k∈N+)时,命题成立,
即Sk=2k-1×(k2-3k+4)-2(8分),
则Sk+1=Sk+ak+1(9分),
=2k-1×(k2-3k+4)-2+2k-1×k(k+1)=2k(k2-k+2)-22k×[(k+1)2-3(k+1)+4]-2,
从而n=k+1时,命题成立(11分).
综上所述,数列an的前n项和Sn=2n-1×(n2-3n+4)-2(12分).解析分析:(1)由an+1=2an+n×2n,知an=2an-1+(n-1)×2n-1,an-1=2an-2+(n-2)×2n-2,2an-1=22an-2+(n-2)×2n-1(3分),…,2n-2a2=2n-1a1+1×2n-1,累加得an.(2)n=1时,左边=右边,命题成立;设n=k(k∈N+)时,命题成立,即Sk=2k-1×(k2-3k+4)-2(8分),则Sk+1=Sk+ak+1=2k-1×(k2-3k+4)-2+2k-1×k(k+1)=2k(k2-k+2)-22k×[(k+1)2-3(k+1)+4]-2,从而n=k+1时,命题成立.综上所述,数列an的前n项和Sn=2n-1×(n2-3n+4)-2.点评:第(1)题考查求数列{an}的通项的方法,解题时要注意累加法的应用;第(2)题考查数列前n项和的证明,解题时要注意数学归纳法的证明过程.
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