Ta nhận thấy A là tổng của một cấp số nhân có dạng:
A = 1 - 3 + 3² - 3³ + ... + (-3)^(2x)
Đây là tổng của 2x + 1 số hạng của cấp số nhân với số hạng đầu u₁ = 1 và công bội q = -3. Áp dụng công thức tính tổng cấp số nhân:
Sₙ = u₁(1 - qⁿ) / (1 - q)
Trong trường hợp này, n = 2x + 1, u₁ = 1 và q = -3, ta có:
A = (1 - (-3)^(2x+1)) / (1 - (-3)) = (1 - (-3)^(2x+1)) / 4
Theo đề bài, 4A - 1 = 27^1349. Thay biểu thức của A vào, ta được:
4 * (1 - (-3)^(2x+1)) / 4 - 1 = 27^1349
1 - (-3)^(2x+1) - 1 = 27^1349
(-3)^(2x+1) = 27^1349
(-3)^(2x+1) = -27^1349
(-3)^(2x+1) = -(3³)^1349
(-3)^(2x+1) = -3^(3*1349)
(-3)^(2x+1) = -3^4047
(-3)^(2x+1) = (-1) * 3^4047
Để đẳng thức này đúng, ta cần 2x + 1 là số lẻ và (-3)^(2x+1) phải là số âm. Vì 4047 là số lẻ nên 3^4047 là số dương, do đó -3^4047 là số âm. Vậy, ta có thể viết lại:
(-1)^(2x+1) * 3^(2x+1) = (-1) * 3^4047
Vì 2x + 1 luôn là số lẻ nên (-1)^(2x+1) = -1. Do đó:
-3^(2x+1) = -3^4047
3^(2x+1) = 3^4047
2x + 1 = 4047
2x = 4047 - 1
2x = 4046
x = 4046 / 2
x = 2023
Vậy, số tự nhiên x cần tìm là 2023.