已知函数f(x)=ax+b,当x∈[a1,b1]时值域为[a2,b2],当x∈[a2,b2]时值域为[a3,b3],当x∈[an-1,bn-1]时值域为[an,bn]…其中a、b为常数,a1=0,b1=1
(1)若a=1,b=2,求数列{an}和{bn}的通项公式.
(2)若a>0,a≠1,要使数列{bn}是公比不为1的等比数列,求b的值.
(3)若a>0,设数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,求Tn-Sn的值.
【答案】
分析:(1)由a=1,b=2,可得f(x)=x+2.函数f(x)单调递增,且当x∈[a
n-1,b
n-1]时值域为[a
n,b
n].
可得当n≥2时,a
n=f(a
n-1)=a
n-1+2,b
n=f(b
n-1)=b
n-1+2,由a
1及b
1,利用等差数列的通项公式即可得出.
(2)当a>0时,函数f(x)=ax+b单调递增,可得当n≥2时,b
n=f(b
n-1)=ab
n-1+b,(*)
因为当b
n=b
n-1时,b
n=1,b=1-a,故b≠1-a(a>0,a≠1),再利用数列{b
n}的公比为q,b
1=1,对于(*)分别取n=2,3可得

即可解得b的值.
(3)当a>0时,函数f(x)=ax+b单调递增,可得当n≥2时,a
n=f(a
n-1)=aa
n-1+b,b
n=f(b
n-1)=ab
n-1+b,
①当a=1时,a
n=0+(n-1)•b,b
n=1+(n-1)b,由b
n-a
n=1即可得出T
n-S
n.
②当a≠1时,由

,

,
可得

,

,可得

,于是T
n-S
n=1+a+a
2+…+a
n-1.
解答:解:(1)∵a=1,b=2,∴f(x)=x+2,
∵函数f(x)单调递增,且当x∈[a
n-1,b
n-1]时值域为[a
n,b
n].
∴当n≥2时,a
n=f(a
n-1)=a
n-1+2,b
n=f(b
n-1)=b
n-1+2,
又a
1=0,b
1=1,
∴a
n=0+(n-1)×2=2n-2,b
n=1+(n-1)×2=2n-1.
即a
n=2n-2,b
n=2n-1.
(2)当a>0时,函数f(x)=ax+b单调递增,∴当n≥2时,b
n=f(b
n-1)=ab
n-1+b,(*)
当b
n=b
n-1时,b
n=1,b=1-a,
因此b≠1-a(a>0,a≠1).
设数列{b
n}的公比为q,又b
1=1,对于(*)分别取n=2,3可得

化为b(a+b-1)=0,而a+b-1≠0,∴b=0.
故当b=0时数列{b
n}是公比不为1的等比数列.
因此b=0.
(3)当a>0时,函数f(x)=ax+b单调递增,
∴当n≥2时,a
n=f(a
n-1)=aa
n-1+b,b
n=f(b
n-1)=ab
n-1+b,
①当a=1时,a
n=0+(n-1)•b,b
n=1+(n-1)b,
∴T
n-S
n=1+1+…+1=n.
②当a≠1时,由

,

,
可得

,

,
∴可得

,
∴T
n-S
n=1+a+a
2+…+a
n-1=

.
综上可知:当a=1时,T
n-S
n=n;
当a≠1时,T
n-S
n=

.
点评:熟练掌握一次函数的单调性、等差数列与等比数列的通项公式及其前n项和公式、分类讨论的思想方法是解题的关键.