Question

已知等差數列{a_n}滿足：a₂＝5，a₄＋a₆＝22，數列{b_n}滿足b₁＋2b₂＋…
＋2^n－1b_n＝na_n，設數列{b_n}的前n項和為S_n.
(1)求數列{a_n}，{b_n}的通項公式；
(2)求滿足13<S_n<14的n的集合．

Answer 1

（1）a_n＝2n＋1.b_n＝ (n≥2)．（2）{n|n≥6，n∈N^*}

(1)設等差數列{a_n}的公差為d，則a₁＋d＝5，(a₁＋3d)＋(a₁＋5d)＝22.
解得a₁＝3，d＝2.∴a_n＝2n＋1.
在b₁＋2b₂＋…＋2^n－1b_n＝na_n中，令n＝1，則b₁＝a₁＝3，又b₁＋2b₂＋…＋2ⁿb_n＋1＝(n＋1)a_n＋1，
∴2ⁿb_n＋1＝(n＋1)a_n＋1－na_n.
∴2ⁿb_n＋1＝(n＋1)(2n＋3)－n(2n＋1)＝4n＋3.
∴b_n＋1＝.∴b_n＝ (n≥2)．經檢驗，b₁＝3也符合上式，
則數列{b_n}的通項公式為b_n＝.
(2)S_n＝3＋7·＋…＋(4n－1)· ^n－1， S_n＝3·＋7· ²＋…＋(4n－5)· ^n－1＋(4n－1)  ⁿ.
兩式相減得
 S_n＝3＋4－(4n－1)· ⁿ，∴S_n＝3＋4·－(4n－1)  ⁿ.∴S_n＝14－.
∴?n∈N^*，S_n<14.
∵數列{b_n}的各項為正，∴S_n單調遞增．又計算得S₅＝14－<13，S₆＝14－>13，
∴滿足13<S_n<14的n的集合為{n|n≥6，n∈N^*}