等差数列{an}各项均为正整数,满足a1a2−8a1+a2−13=0,数列{bn}满足bn=n2(n∈N∗),数列{an}与{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)2−c2n−1的最大值为_______.
分析与解 根据题意,有(a1+1)(a2−8)=5,
于是a1=4,a2=9,从而an=5n−1,n∈N∗.
考虑到当n模5的余数为0,1,2,3,4时,n2模5的余数分别为0,1,4,4,1.于是{cn}为模5余2或3的正整数从小到大排列得到的数列,进而c2n−1表示第n个模5余2的数,即c2n−1=(5n−3)2,n∈N∗.
而√1+1bn+1bn+1=√1+1n2+1(n+1)2=1+1n−1n+1,
于是Sn=n+1−1n+1,n∈N∗.
这样就有(4Sn)2−c2n−1=16(n+1)2+16(n+1)2−(5n−3)2−32=−9n2+62n+16(n+1)2−25=−9(n+1)2+80(n+1)+16(n+1)2−96.
设φ(x)=−9x2+80x+16x2,则其导函数φ′(x)=−18x+80−32x3,
于是当x⩾2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.