已知数列{an}的首项a1=5,前n项和为Sn,且Sn+1=2Sn+n+5(n∈N*). (Ⅰ)设bn=an+1,求数列{bn}的通项公式; (Ⅱ)求数列{an}的前n项和Sn.
问题描述:
已知数列{an}的首项a1=5,前n项和为Sn,且Sn+1=2Sn+n+5(n∈N*).
(Ⅰ)设bn=an+1,求数列{bn}的通项公式;
(Ⅱ)求数列{an}的前n项和Sn.
答
(Ⅰ)由Sn+1=2Sn+n+5(n∈N*)
得 Sn=2Sn-1+(n-1)+5(n∈N*,n≥2)
两式相减得 an+1=2an+1,
∴an+1+1=2(an+1)
即 bn+1=2bn(n∈N*,n≥2),
又a2=S2-S1=S1+1+5=a1+6=11
∴b2=a2+1=12,b1=a1+1=6
∴b2=2b1.
∴数列{bn}是首项为6,公比为2的等比数列
∴bn=6•2n−1=3•2n.
(Ⅱ)法一
由(Ⅰ)知an=3•2n−1,
∴Sn=a1+a2+…+an=3×2+3×22+…+3•2n-n=3×
−n=6•2n-n-6=3•2n+1-n-6. 2(2n−1) 2−1
(Ⅱ)法二
由已知Sn+1=2Sn+n+5(n∈N*)①
设Sn+1+c(n+1)+d=2(Sn+cn+d)
整理得 Sn+1=2Sn+cn+d-c②
对照①、②,得 c=1,d=6,
即①等价于 Sn+1+(n+1)+6=2(Sn+n+6)
∴数列{Sn+n+6}是等比数列,首项为S1+1+6=a1+1+6=12,公比为q=2
∴Sn+n+6=12•2n−1=3•2n+1
∴Sn=3•2n+1−n−6.