已知{an}是等比数列,a1=2,a3=18;{bn}是等差数列,b1=2,b1+b2+b3+b4=a1+a2+a3>20. (1)求数列{bn}的通项公式; (2)求数列{bn}的前n项和Sn的公式; (3)设Pn=b1+b4+b7+…+
问题描述:
已知{an}是等比数列,a1=2,a3=18;{bn}是等差数列,b1=2,b1+b2+b3+b4=a1+a2+a3>20.
(1)求数列{bn}的通项公式;
(2)求数列{bn}的前n项和Sn的公式;
(3)设Pn=b1+b4+b7+…+b3n-2,Qn=b10+b12+b14+…+b2n+8,其中n=1,2,…,试比较Pn与Qn的大小,并证明你的结论.
答
(1)设{an}的公比为q,由a3=a1q2得q2=
=9,q=±3.a3 a1
当q=-3时,a1+a2+a3=2-6+18=14<20,
这与a1+a2+a3>20矛盾,故舍去.
当q=3时,a1+a2+a3=2+6+18=26>20,故符合题意.
设数列{bn}的公差为d,由b1+b2+b3+b4=26得4b1+
d=26.4×3 2
又b1=2,解得d=3,所以bn=3n-1.
(2)Sn=
=n(b1+bn) 2
n2+3 2
n.1 2
(3)b1,b4,b7,b3n-2组成以3d为公差的等差数列,
所以Pn=nb1+
•3d=n(n−1) 2
n2-9 2
n;5 2
b10,b12,b14,b2n+8组成以2d为公差的等差数列,b10=29,
所以Qn=nb10+
•2d=3n2+26n.n(n−1) 2
Pn-Qn=(
n2-9 2
n)-(3n2+26n)=5 2
n(n-19).3 2
所以,对于正整数n,当n≥20时,Pn>Qn;
当n=19时,Pn=Qn;
当n≤18时,Pn<Qn.