已知 $\left\{a_n\right\}$ 是各项均为正数的等比数列,$\left\{b_n\right\}$ 是等差数列,且 $a_1=b_1=1$,$b_2+b_3=2a_3$,$a_5-3b_2=7$.
【难度】
【出处】
2015年高考天津卷(文)
【标注】
  1. 求 $\left\{a_n\right\}$ 和 $\left\{b_n\right\}$ 的通项公式;
    标注
    答案
    $a_n=2^{n-1},n\in \mathbb N^*$;$b_n=2n-1,n\in \mathbb N^*$
    解析
    本小题是等差数列和等比数列的基本量问题.设数列 $\left\{a_n\right\}$ 的公比为 $q$,数列 $\left\{b_n\right\}$ 的公差为 $d$,由题意,结合等比数列、等差数列的相关公式,得\[\begin{cases}
    2+3d=2q^2, \\ q^4-3d-3=7,
    \end{cases}\]消去 $d$,整理得 $q^4-2q^2-8=0$,解得 $q^2=4$.
    又因为 $q>0$,所以 $q=2$,则 $d=2$.
    所以数列 $\left\{a_n\right\}$ 的通项公式为 $a_n=2^{n-1},n\in \mathbb N^*$;数列 $\left\{b_n\right\}$ 的通项公式为 $b_n=2n-1,n\in \mathbb N^*$.
  2. 设 $c_n=a_nb_n$,$n\in \mathbb N^*$,求数列 $\left\{c_n\right\}$ 的前 $n$ 项和.
    标注
    答案
    $\left(2n-3\right)\cdot 2^n+3,n\in \mathbb N^*$
    解析
    显然数列 $\left\{c_n\right\}$ 是一个等差数列与一个等比数列积的形式,所以考虑用错位相减法求其前 $n$ 项和.由(1)有 $c_n=\left(2n-1\right)\cdot 2^{n-1}$.
    可用错位相减法来求 $\left\{c_n\right\}$ 的前 $n$ 项和.
    设 $\left\{c_n\right\}$ 的前 $n$ 项和为 $S_n$,
    则\[\begin{split}&S_n=1\times 2^0+3\times 2^1+\cdots+\left(2n-1\right)\times 2^{n-1}\\&2S_n=1\times 2^1+3\times 2^2+\cdots+\left(2n-1\right)\times 2^{n},\end{split}\]上述两式相减,得\[\begin{split}-S_n&=1+2^2+2^3+\cdots +2^n-\left(2n-1\right)\times 2^{n}\\&\overset{\left[a\right]}=2^{n+1}-3-\left(2n-1\right)\cdot 2^n\\&=-\left(2n-3\right)\cdot 2^n-3,\end{split}\](推导中用到[a])
    所以,$S_n=\left(2n-3\right)\cdot 2^n+3,n\in \mathbb N^*$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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