20.(12分)(2008•四川)设数列 $\left\{\mathrm{a}_{\mathrm{n}}\right\}$ 的前 n 项和为 $\mathrm{S}_{\mathrm{n}}$ ,已知 $\mathrm{ba}_{\mathrm{n}}-2^{\mathrm{n}}=(\mathrm{b}-1) \mathrm{S}_{\mathrm{n}}$
(I)证明:当 $b=2$ 时,$\left\{a_{n}-n \cdot 2^{n-1}\right\}$ 是等比数列;
(II)求 $\left\{\mathrm{a}_{\mathrm{n}}\right\}$ 的通项公式。
(12分)(2008•四川)设数列 a _ n 的前 n…——2008 高考数学第 20 题答案解析
2008_退役省自主命题 (2008·理)
完整解析 · 逐步详解
【考点】数列的应用.
【专题】计算题;证明题.
【分析】(I)当 $b=2$ 时,由题设条件知 $a_{n+1}=2 a_{n}+2^{n}$ .由此可知 $a_{n+1}-(n+1) \cdot 2^{n}=2 a_{n}+2^{n}- (n+1) \cdot 2^{n}=2 ~\left(a_{n}-n \cdot 2^{n-1}\right) ~$ ,所以 $\left\{a_{n}-n \cdot 2^{n-1}\right\}$ 是首项为 1 ,公比为 2 的等比数列。
(II)当 $b=2$ 时,由题设条件知 $a_{n}=(n+1) 2^{n-1}$ ;当 $b \neq 2$ 时,由题意得
$a_{n+1}-\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n+1}=b a_{n}+2^{n}-\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n+1}=b\left(a_{n}-\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n}\right)$ ,由此能够导出 $\left\{a_{n}\right\}$的通项公式。
【解答】解:(I )当 $b=2$ 时,由题意知 $2 a_{1}-2=a_{1}$ ,解得 $a_{1}=2$ ,
且 $b a_{n}-2^{n}=(b-1) S_{n}$
$\mathrm{ba}_{\mathrm{n}+1}-2^{\mathrm{n}+1}=(\mathrm{b}-1) \mathrm{S}_{\mathrm{n}+1}$
两式相减得 $b\left(a_{n+1}-a_{n}\right)-2^{n}=(b-1) a_{n+1}$
即 $a_{n+1}=b a_{n}+2^{n}$①
当 $b=2$ 时,由①知 $a_{n+1}=2 a_{n}+2^{n}$
于是 $a_{n+1}-(n+1) \cdot 2^{n}=2 a_{n}+2^{n}-(n+1) \cdot 2^{n}=2\left(a_{n}-n \cdot 2^{n-1}\right)$
又 $a_{1}-1 \cdot 2^{0}=1 \neq 0$ ,所以 $\left\{a_{n}-n \cdot 2^{n-1}\right\}$ 是首项为 1 ,公比为 2 的等比数列。
(II)当 $b=2$ 时,由(I)知 $a_{n}-n \cdot 2^{n-1}=2^{n-1}$ ,
即 $a_{n}=(n+1) 2^{n-1}$
当 $b \neq 2$ 时,由①得 $a_{n+1}-\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n+1}=b a_{n}+2^{n}-\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n+1}$
$=b a_{n}-\frac{b}{2-b} \cdot 2^{n}=b\left(a_{n}-\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n}\right)$
因此 $a_{n+1}-\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n+1}=b\left(a_{n}-\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n}\right)=\frac{2(1-b)}{2-b} \cdot b^{n}$
即 $a_{n+1}=\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n+1}+\frac{2(1-b)}{2-b} \cdot b^{n}$
所以 $a_{n}=\frac{1}{2-b} \cdot 2^{n}+\frac{2(1-b)}{2-b} \cdot b^{n-1}$ .
【点评】此题重点考查数列的递推公式,利用递推公式求数列的通项公式,同时考查分类讨论思想;推移脚标两式相减是解决含有 $\mathrm{S}_{\mathrm{n}}$ 的递推公式的重要手段,使其转化为不含 $\mathrm{S}_{\mathrm{n}}$ 的递推公式,从而针对性的解决;在由递推公式求通项公式是重视首项是否可以吸收是易错点,同时重视分类讨论,做到条理清晰是关键。