每日一题[2553]求和不断

设等差数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和为 $S_{n}$,已知 $a_{1}=3$,$S_{3}=5 a_{1}$.

1、求数列 $\left\{a_{n}\right\}$ 的通项公式.

2、设 $b_{n}=1+\dfrac{2}{S_{n}}$,数列 $\left\{b_{n}\right\}$ 的前 $n$ 项和为 $T_{n}$.定义 $[x]$ 为不超过 $x$ 的最大整数,例如 $[0.3]=0$,$[1.5]=1$.当 $\left[T_{1}\right]+\left[T_{2}\right]+\cdots+\left[T_{n}\right]=63$ 时,求 $n$ 的值.

解析

1、根据题意,有 $3a_3=15$,于是 $a_3=5$,从而 $a_n=2n-1$($n\in\mathbb N^{\ast}$).

2、根据第 $(1)$ 小题的结果,有\[b_n=1+\dfrac2{n(n+2)}=1+\dfrac 1n-\dfrac1{n+2},\]于是\[T_n=n+1+\dfrac 12-\dfrac{1}{n+1}-\dfrac{1}{n+2},\]因此\[[T_n]=\begin{cases} 1,&n=1,\\ 2,&n=2,\\ n+1,&n\geqslant 3,\end{cases}\]记 $\{[T_n]\}$ 的前 $n$ 项和为 $R_n$,则\[R_n=\begin{cases} 1,&n=1,\\ 3,&n=2,\\ \dfrac{(n+4)(n-1)}2,&n\geqslant 3.\end{cases}\]因此当 $R_n=63$ 时,有 $n=10$.

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