Question

設(shè)S_n為數(shù)列{a_n}的前n項(xiàng)和，已知2a_n-2ⁿ=S_n．
（1）證明：{a_n-n•2^n-1}是等比數(shù)列；
（2）令T_n=S₁+S₂+…+S_n，求T_n的值．

Answer 1

考點(diǎn)：數(shù)列的求和,等比關(guān)系的確定

專(zhuān)題：等差數(shù)列與等比數(shù)列

分析：（1）在數(shù)列遞推式中取n=1取得a₁=2，再由n≥2得另一遞推式，作差后可得an=2an-1+2n-1，兩邊同時(shí)減n•2^n-1即可證得{a_n-n•2^n-1}是以1為首項(xiàng)，以2為公比的等比數(shù)列；
（2）由{a_n-n•2^n-1}是以1為首項(xiàng)，以2為公比的等比數(shù)列求得an=(n+1)•2n-1，代入S_n=2a_n-2ⁿ得S_n．然后利用錯(cuò)位相減法求得T_n的值．

解答： （1）證明：由2a_n-2ⁿ=S_n，
當(dāng)n=1時(shí)，2a₁-2=S₁=a₁，a₁=2；
當(dāng)n≥2時(shí)，2a_n-1-2^n-1=S_n-1，
兩式作差得：2an-2an-1-2n+2n-1=an，
即an=2an-1+2n-1．
則an-n•2n-1=2an-1+2n-1-n•2n-1
=2an-1-(n-1)•2n-1=2[an-1-(n-1)•2n-2]，
∵a1-20=2-1=1≠0，
∴{a_n-n•2^n-1}是以1為首項(xiàng)，以2為公比的等比數(shù)列；
（2）解：由{a_n-n•2^n-1}是以1為首項(xiàng)，以2為公比的等比數(shù)列，
則a_n-n•2^n-1=2^n-1，an=(n+1)•2n-1．
∴S_n=2a_n-2ⁿ=（n+1）•2ⁿ-2ⁿ=n•2ⁿ．
則T_n=S₁+S₂+…+S_n
=1•2¹+2•2²+…+n•2ⁿ，
2Tn=1•22+2•23+…+(n-1)•2n+n•2n+1，
作差得-Tn=21+22+…+2n-n•2n+1=

2(1-2n)

1-2

-n•2n+1=（1-n）•2ⁿ⁺¹-2，
∴Tn=(n-1)•2n+1+2．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了等比關(guān)系的確定，考查了錯(cuò)位相減法求數(shù)列的前n項(xiàng)和，是中檔題．