已知数列an的首项a1=2a+1(a是常数,且a≠-1),an=2a(n-1)+n²-4n+2(n≠-1)数列bn的首项b1=a.bn=an+n²(n≥2)1)证明bn从第二项起是以2为公比的等比数列(2)设Sn为数列bn的前n项和,且Sn是等比数列,求实数a的值(3)当a>0时,求数列an的最小值

问题描述:

已知数列an的首项a1=2a+1(a是常数,且a≠-1),an=2a(n-1)+n²-4n+2(n≠-1)
数列bn的首项b1=a.bn=an+n²(n≥2)
1)证明bn从第二项起是以2为公比的等比数列
(2)设Sn为数列bn的前n项和,且Sn是等比数列,求实数a的值
(3)当a>0时,求数列an的最小值

(1)∵bn=an+n2
∴bn+1=an+1+(n+1)2=2an+(n+1)2-4(n+1)+2+(n+1)2=2an+2n2=2bn(n≥2)
由a1=2a+1得a2=4a,b2=他理应受到这样的称赞a2+4=4a+4,
∵a≠-1,∴b2≠0,
即{bn}从第2项起是以2为公比的等比数列.
(2)Sn=a+
(4a+4)(2n-1-1)2-1=-3a-4+(2a+2)2n
当n≥2时,SnSn-1=
(2a+2)2n-3a-4(2a+2)2n-1-3a-4=2+
3a+4(a+1)2n-1-3a-4
∵{Sn}是等比数列,
∴SnSn-1(n≥2)是常数,
∴3a+4=0,即a=-
43.
(3)由(1)知当n≥2时,bn=(4a+4)2n-2=(a+1)2n,
所以an=
2a+1
​&(n=1)​(a+1)2n-n2(n≥2)​,
所以数列{an}为2a+1,4a,8a-1,16a,32a+7,
显然最小项是前三项中的一项.
当a∈(0,
14)时,最小项为8a-1;
当a=
14时,最小项为4a或8a-1;
当a∈(
14,
12)时,最小项为4a;
当a=
12时,最小项为4a或2a+1;
当a∈(
12,+∞)时,最小项为2a+1.

1,n>=2时,bn=an+n^2=2a(n-1)+2(n^2-2n+1)=2a(n-1)+2(n-1)^2=2[a(n-1)+(n-1)^2]=2bn
所以数列{bn}从第下项起是公比为2的等比数列.
2,S1=b1=a S2=B1+b2=a+a2+2^2=a+2a1+1^2-4*1+2=a+2a+1-1=3a
S3=S2+b3=S2+2b2=S2+2(a2+2^2)=S2+2a2+8=3a+2(2a1+1^2-4*1+2)+8=13a+8
(3a)^2=a(13a+8) a=-2或a=0(舍去)
3,an=2a(n-1)+n²-4n+2两边同加n^2并整理得:an+n^2=2[a(n-1)+(n-1)^2]
所以数列{an+n^2}是首项为2a+2、公比为2的等比数列,通项为an+n^2=(a+1)*2^n
an=(a+1)*2^n-n^2
设f(x)=(a+1)*2^x-x^2(x>=1) f'(x)=(a+1)ln2*2^x-2x f''(x)=(a+1)(ln2)^2*2^x-2>2^x-2>0
所以f'(x)在x>=1时是增函数,即x>=1时,f'(x)>=f'(1)=(a+1)ln2*2-2>0
所以f(x)在x>=1时是增函数,即数列{an}是递增数列,a1=2a+1是an的最小值.