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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∈[an-1,bn-1]时值域为[an,bn].
可得当n≥2时,an=f(an-1)=an-1+2,bn=f(bn-1)=bn-1+2,由a1及b1,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,bn=f(bn-1)=abn-1+b,(*)
因为当bn=bn-1时,bn=1,b=1-a,故b≠1-a(a>0,a≠1),再利用数列{bn}的公比为q,b1=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,an=f(an-1)=aan-1+b,bn=f(bn-1)=abn-1+b,
①当a=1时,an=0+(n-1)•b,bn=1+(n-1)b,由bn-an=1即可得出Tn-Sn.
②当a≠1时,由,,
可得,,可得,于是Tn-Sn=1+a+a2+…+an-1.
解答:解:(1)∵a=1,b=2,∴f(x)=x+2,
∵函数f(x)单调递增,且当x∈[an-1,bn-1]时值域为[an,bn].
∴当n≥2时,an=f(an-1)=an-1+2,bn=f(bn-1)=bn-1+2,
又a1=0,b1=1,
∴an=0+(n-1)×2=2n-2,bn=1+(n-1)×2=2n-1.
即an=2n-2,bn=2n-1.
(2)当a>0时,函数f(x)=ax+b单调递增,∴当n≥2时,bn=f(bn-1)=abn-1+b,(*)
当bn=bn-1时,bn=1,b=1-a,
因此b≠1-a(a>0,a≠1).
设数列{bn}的公比为q,又b1=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{bn}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,an=f(an-1)=aan-1+b,bn=f(bn-1)=abn-1+b,
①当a=1时,an=0+(n-1)•b,bn=1+(n-1)b,
∴Tn-Sn=1+1+…+1=n.
②当a≠1时,由,,
可得,,
∴可得,
∴Tn-Sn=1+a+a2+…+an-1=.
综上可知:当a=1时,Tn-Sn=n;
当a≠1时,Tn-Sn=.
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.
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1
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