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展开式整数部分小数部分

展开式整数部分小数部分

题目(12): 设 $(\sqrt{5}+2)^{2n-1}$($n\in\mathbb{N}^*$)的整数部分为 $a_n$,小数部分为 $b_n$,则下列说法中正确的是(  )

A. 数列 $\{a_n+b_n\}$ 是等比数列  B. 数列 $\{a_n\}$ 是递增数列

C. $b_n(a_n+b_n)=1$  D. $(1-b_n)(a_n+b_n)=1$

解:

$$(\sqrt{5}+2)^{2n-1}=C_{2n-1}^{0}\sqrt{5}^{\,2n-1}+C_{2n-1}^{1}\sqrt{5}^{\,2n-2}\cdot 2^1+\cdots+C_{2n-1}^{2n-1}2^{2n-1}$$
$$(\sqrt{5}-2)^{2n-1}=C_{2n-1}^{0}\sqrt{5}^{\,2n-1}-C_{2n-1}^{1}\sqrt{5}^{\,2n-2}\cdot 2^1+\cdots-C_{2n-1}^{2n-1}2^{2n-1}$$
$$\therefore(\sqrt{5}+2)^{2n-1}-(\sqrt{5}-2)^{2n-1}=2\left(C_{2n-1}^{1}\sqrt{5}^{\,2n-2}\cdot 2^1+\cdots+C_{2n-1}^{2n-1}2^{2n-1}\right)$$

$\because 0<(\sqrt{5}-2)^{2n-1}<1$

$\therefore a_n=(\sqrt{5}+2)^{2n-1}-(\sqrt{5}-2)^{2n-1},\quad b_n=(\sqrt{5}-2)^{2n-1}$

  • 对于选项 A:$a_n+b_n=(\sqrt{5}+2)^{2n-1}$ 等比,故 A 正确。
  • 对于选项 C:$b_n(a_n+b_n)=(\sqrt{5}+2)^{2n-1}(\sqrt{5}-2)^{2n-1}=1$,故 C 正确。
  • 对于选项 D:$(1-b_n)(a_n+b_n)=(\sqrt{5}+2)^{2n-1}-1\neq 1$,故 D 错误。
  • 对于选项 B:$\sqrt{5}+2>1$,$0<\sqrt{5}-2<1$,$a_n$ 单增,故 B 正确。
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