每日一题[672]纠缠不清

等差数列{an}各项均为正整数,满足a1a28a1+a213=0,数列{bn}满足bn=n2(nN),数列{an}{bn}所有公共项从小到大排列得到数列{cn}Sn是数列{1+1bn+1bn+1}的前n项和,则(4Sn)2c2n1的最大值为_______.


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分析与解 根据题意,有(a1+1)(a28)=5,

于是a1=4a2=9,从而an=5n1,nN.
考虑到当n5的余数为0,1,2,3,4时,n25的余数分别为0,1,4,4,1.于是{cn}为模523的正整数从小到大排列得到的数列,进而c2n1表示第n个模52的数,即c2n1=(5n3)2,nN.
1+1bn+1bn+1=1+1n2+1(n+1)2=1+1n1n+1,
于是Sn=n+11n+1,nN.
这样就有(4Sn)2c2n1=16(n+1)2+16(n+1)2(5n3)232=9n2+62n+16(n+1)225=9(n+1)2+80(n+1)+16(n+1)296.
φ(x)=9x2+80x+16x2,则其导函数φ(x)=18x+8032x3,
于是当x2时,φ(x)先增后减,且极大值点位于区间(4,5).当n=3时,原式值为81;当n=4时,原式值为199125,因此所求的最大值为81

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