Question

已知數(shù)列{a_n}滿足a₁=7，a_n+1=3a_n+2^n-1-8n．（n∈N^*）
（Ⅰ）李四同學(xué)欲求{a_n}的通項(xiàng)公式，他想，如能找到一個函數(shù)f（n）=A•2^n-1+B•n+C（A、B、C是常數(shù)），把遞推關(guān)系變成a_n+1-f（n+1）=3[a_n-f（n）]后，就容易求出{a_n}的通項(xiàng)了．請問：他設(shè)想的f（n）存在嗎？{a_n}的通項(xiàng)公式是什么？
（Ⅱ）記S_n=a₁+a₂+a₃+…+a_n，若不等式S_n-2n²＞p×3ⁿ對任意n∈N^*都成立，求實(shí)數(shù)p的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（Ⅰ）由題意a_n+1=3a_n+2^n-1-8n，要使函數(shù)f（n）=A•2^n-1+B•n+C（A、B、C是常數(shù)），把遞推關(guān)系變成a_n+1-f（n+1）=3[a_n-f（n）]，可得f（n+1）-3f（n）=2^n-1-8n，從而求出A，B；
（Ⅱ）記S_n=a₁+a₂+a₃+…+a_n，因?yàn)椴坏仁絊_n-2n²＞p×3ⁿ對任意n∈N^*都成立，可得S_n-2n²=3ⁿ-2ⁿ+4n，得出p與n的關(guān)系式，然后利用歸納法進(jìn)行證明；
解答：解：（Ⅰ）∵a_n+1-f（n+1）=3[a_n-f（n）]
∴a_n+1=3a_n+f（n+1）-3f（n），
所以只需f（n+1）-3f（n）=2^n-1-8n，
∵f（n+1）-3f（n）=-A•2^n-1-2Bn+（B-2C），
∴-A=1，-2B=-8，B-2C=0，
∴A=-1，B=4，C=2．故李四設(shè)想的f（n）存在，f（n）=-2^n-1+4n+2．
∴a_n-f（n）=3^n-1[a₁-f（1）]=3^n-1（7-5）=2×3^n-1，
∴a_n=2×3^n-1+f（n）=2×3^n-1-2^n-1+2（2n+1）．（5分）
（Ⅱ）S_n=2（1+3+3²++3^n-1）-（1+2++2^n-1）+2[3+5++（2n+1）]=3ⁿ-2ⁿ+2n²+4n．
∴S_n-2n²=3ⁿ-2ⁿ+4n，（7分）
由S_n-2n²＞p×3ⁿ，得．
設(shè)，則=，
當(dāng)n≥6時，2^n-2=（1+1）^n-2≥1+C_n-2¹+C_n-2²++C_n-2^n-3+C_n-2^n-2，
（用數(shù)學(xué)歸納法證也行）
∴n≥6時，b_n+1＞b_n．容易驗(yàn)證，1≤n≤5時，b_n|+1＜b_n，
∴p＜（b_n）_min=，
∴p的取值范圍為．（13分）
點(diǎn)評：此題是數(shù)學(xué)與不等式的綜合，難度比較大，第一題根據(jù)（1）的思路進(jìn)行求解，不是很難，第二問難度比較大，計算量也比較大，利用歸納法進(jìn)行求解比較簡單；