编辑题目 - Q20260128133901706
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题干
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已知$\{a_n\}$是各项均为正数的数列,$S_n$为$\{\sqrt{a_n}\}$的前$n$项和,且$\sqrt{a_n}$,$S_n$,$a_n-2$成等差数列. (1)求$\{a_n\}$的通项公式; (2)已知$b_n=(-1)^na_n$,求数列$\{b_n\}$的前$n$项和$T_n$.
选项
选项 A
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选项 B
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选项 C
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选项 D
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{}
正确答案
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解析
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(1)由$\sqrt{a_n}$,$S_n$,$a_n-2$成等差数列,得$2S_n=\sqrt{a_n}+a_n-2$,① 当$n=1$时,$2\sqrt{a_1}=\sqrt{a_1}+a_1-2$, $\therefore a_1-\sqrt{a_1}-2=0$,得$\sqrt{a_1}=2$($\sqrt{a_1}=-1$舍去), 当$n\ge2$时,$2S_{n-1}=\sqrt{a_{n-1}}+a_{n-1}-2$,② ①-②得,$2\sqrt{a_n}=\sqrt{a_n}-\sqrt{a_{n-1}}+a_n-a_{n-1}$, $\therefore\sqrt{a_n}+\sqrt{a_{n-1}}=a_n-a_{n-1}=(\sqrt{a_n}+\sqrt{a_{n-1}})(\sqrt{a_n}-\sqrt{a_{n-1}})$, 又$\sqrt{a_n}+\sqrt{a_{n-1}}\ne0$,$\therefore\sqrt{a_n}-\sqrt{a_{n-1}}=1$, $\therefore\{\sqrt{a_n}\}$是首项为$2$,公差为$1$的等差数列, $\therefore\sqrt{a_n}=2+n-1=n+1$, 故$a_n=(n+1)^2$; (2)由(1)知$b_n=(-1)^n(n+1)^2$, 当$n$是奇数时,$T_n=-2^2+3^2-4^2+5^2-6^2+7^2-\cdots-(n-1)^2+n^2-(n+1)^2$ $=(3-2)(3+2)+(5-4)(5+4)+(7-6)(7+6)+\cdots+[n-(n-1)](n+n-1)-(n+1)^2$ $=5+9+13+\cdots+(2n-1)-(n+1)^2=\frac{5+2n-1}{2}\times\frac{n-1}{2}-(n+1)^2$ $=-\frac{n^2+3n+4}{2}$, 当$n$是偶数时,$T_n=-2^2+3^2-4^2+5^2-6^2+7^2-\cdots+n^2-(n+1)^2$ $=(3-2)(3+2)+(5-4)(5+4)+(7-6)(7+6)+\cdots+[(n+1)-n](n+n+1)$ $=5+9+13+\cdots+(2n+1)=\frac{5+2n+1}{2}\times\frac{n}{2}=\frac{n^2+3n}{2}$, 综上$T_n=\begin{cases}-\frac{n^2+3n+4}{2},\text{n为奇数} \\ \frac{n^2+3n}{2},\text{n为偶数}\end{cases}$.
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