- 等差数列
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已知等差数列{an}的公差d>0,且a2,a5是方程x2-12x+27=0的两根,数列{bn}的前n项和为Tn,且Tn=1-bn。
(1)求数列{an}、{bn}的通项公式;
(2)设数列{an}的前n项和为Sn,试比较与Sn+1的大小,并说明理由。
正确答案
解:(1)由,
又∵的公差d大于0,
∴,
从而,
,
∴。
又已知,令n=1,得
,
∴,
由,当n≥2时,
,
两式相减,得,
(n≥2),
∴。
(2)∵,
∴,
,
以下比较与
的大小:
当n=1时,,
;
当n=2时,,
;
当n=3时,,
;
当n=4时,,
;
猜想:n≥4时,,
下面用数学归纳法证明:
①当n=4时,已证;
②假设n=k(k∈N*,k≥4)时,,即
,
那么,n=k+1时,
,
∴n=k+1时,也成立,
由①②可知,n∈N*,n≥4时,;
综上所述,当n=1,2,3时,;当n≥4时,
。
对于数列{an},规定数列{△an}为数列{an}的一阶差分数列,其中△an=an+1-an(n∈N*);一般地,规定为{an}的k阶差分数列,其中
,且
。
(1)
(2)若数列的首项
,且满足
,求数列
及
的通项公式;
(3)在(2)的条件下,判断是否存在最小值,若存在求出其最小值,若不存在说明理由。
正确答案
解:(1)依题意,,
∴,
∴,
∴。
(2)
∴
∴
∴,
,
∴,
,
∴。
(3)∵,
令,则
,
当
而,
。
已知数列{an}满足:a1=1,a2=a(a>0),数列{bn}满足bn=ana n+1(n∈N*)
(Ⅰ)若{an}是等差数列,且b3=12,求数列{an}的通项公式.
(Ⅱ)若{an}是等比数列,求数列{bn}的前n项和Sn.
(Ⅲ)若{bn}是公比为a﹣1的等比数列时,{an}能否为等比数列?若能,求出a的值;若不能,请说明理由.
正确答案
解:(Ⅰ)∵{an}是等差数列a1=1,a2=a,bn=ana n+1,b3=12
∴b3=a3a4=(a1+2d)((a1+3d)=(1+2d)(1+3d)=12
即d=1或d=
又因a=a1+d=1+d>0得d>﹣1
∴d=1
∴an=n
(Ⅱ){an}是等比数列,首项a1=1,a2=a,
故公比,
所以an=a n﹣1,
代入{bn}的表达式得bn=ana n+1=a 2n﹣1,可得
∴数列{bn}是以a为首项,公比为 a2的等比数列
故Sn=
(Ⅲ){an}不能为等比数列,理由如下:
∵bn=ana n+1,{bn}是公比为a﹣1的等比数列
∴
∴a3=a﹣1
假设{an}为等比数列,由a1=1,a2=a得
a3=a2,
所以a2=a﹣1
因此此方程无解,
所以数列一定不能等比数列.
已知各项均为正数的数列{an}满足:a1=3,(n∈N*),设
,Sn=b12+b22+…+bn2。
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)求证:Sn<。
正确答案
解:(1)∵
∴
∴
∴。
(2)∵
∴
。
已知函数,数列{an}的前n项和为Sn,点(n,Sn)(n∈N*)均在函数y=f(x)的图象上,
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式an;
(Ⅱ)令,求数列{bn}的前n项和为Tn;
(Ⅲ)令,证明:2n<c1+c2+…+cn<2n+
。
正确答案
(Ⅰ)解:∵点(n,Sn)在f(x)的图象上,
∴,
当n≥2时,,
当n=1时,a1=S1=2符合上式,
∴an=n+1(n∈N*);
(Ⅱ)解:,
由①-②,得
,
∴;
(Ⅲ)证明:由,
∴c1+c2+cn+…+cn>2n,
又,
∴c1+c2+…+cn
,
∴2n<c1+c2+…+cn<成立。
是否存在常数k和等差数列{an},使kan2-1=S2n-Sn+1恒成立,其中Sn为{an}的前n项和?若存在,试求出常数k和数列{an}的通项;若不存在,试说明理由。
正确答案
解:设存在常数k和等差数列{an}满足条件,
令an=pn+q(p,q为常数),
则,
,
∴S2n-Sn+1
,
由题设,
得,
上式对n∈N+恒成立,因而有
由①知,p=0或,
若p=0,由②得q=0,不合题意,
∴p≠0,将代入②,得
,
代入③,得,
∴存在常数及等差数列{an}满足条件,{an}的通项公式为
。
设数列{an}满足an+1=an2-nan+1,n=1,2,3,…,
(Ⅰ)当a1=2时,求a2,a3,a4,并由此猜想出an的一个通项公式;
(Ⅱ)当a1≥3时,证明对所有的n≥1,有
(ⅰ)an≥n+2;
(ⅱ)。
正确答案
解:(Ⅰ)由,得
;
由,得
;
由,得
;
由此猜想an的一个通项公式:。
(Ⅱ)(ⅰ)用数学归纳法证明:
①当,不等式成立;
②假设当n=k时不等式成立,即,
那么,,
也就是说,当n=k+1时,,
根据①和②,对于所有n≥1,有。
(ⅱ)由及(ⅰ),对k≥2,
有,
∴,
于是,
。
正实数数列{an}中,a1=1,a2=5,且{an2}成等差数列。
(I)证明数列{an}中有无穷多项为无理数;
(Ⅱ)当n为何值时,an为整数,并求出使an<200的所有整数项的和。
正确答案
解:(Ⅰ)由已知有an2=1+24(n-1),从而an=
取,则
用反证法证明这些an都是无理数
假设为有理数,则an必为正整数,且
故
与矛盾
所以都是无理数
即数列{an}中有无穷多项为无理数;
(Ⅱ)要使an为整数,由(an-1)(an+1)=24(n-1)可知an-1,an+1同为偶数,且其中一个必为3的倍数
所以有an-1=6m或an+1=6m
当an=6m+1时,有an2=36m2+12m+1=1+12m(3m+1) (m∈N),又m(3m+1)必为偶数,所以an=6m+1(m∈N)满足an2=1+24(n-1)
即时,an为整数
同理an=6m-1(m∈N*)有a2n=36m2-12m+1=1+12m· (3m-1)(m∈N*)
也满足an2=1+24(n-1)
即时,an为整数
显然an=6m-1(m∈N*)和an=6m+1(m∈N)是数列中的不同项
所以当和
N*)时,an为整数
由an=6m+1<200(m∈N)有0≤m≤33
由an=6m-1<200(m∈N*)有1≤m≤33
设an中满足an<200的所有整数项的和为S,则
S=(5+11+…+197)+(1+7+13+…+199)
6733。
设各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,已知2a2=a1+a3,数列{}是公差为d的等差数列。
(I)求数列{an}的通项公式(用n,d表示);
(Ⅱ)设c为实数,对满足m+n=3k且m≠n的任意正整数m,n,k,不等式Sm+Sn>cSk都成立,求证:c的最大值为。
正确答案
解:(I)由题设知
则当时,
由
得
解得
故当时
又
所以数列的通项公式为
;
(Ⅱ)由及
得
于是对满足题设的m,n,k,m≠n,有
所以c的最大值
另一方面,任取实数
设k为偶数,
则m,n,k符合条件,且
于是只要
即当时,就有
所以满足条件的
从而
因此c的最大值为。
已知函数f(x)=kx+m,当x∈[a1,b1]时,f(x)的值域为[a2,b2],当x∈[a2,b2]时,f(x)的值域为[a3,b3],依次类推,一般地,当x∈[an-1,bn-1]时,f(x)的值域为[an,bn],其中k,m为常数,且a1=0,b1=1,
(Ⅰ)若k=1,求数列{an},{bn}的通项公式;
(Ⅱ)若m=2,问是否存在常数k>0,使得数列{bn}满足?若存在,求k的值;若不存在,请说明理由;
( Ⅲ)若k<0,设数列{an},{bn}的前n项和分别为Sn,Tn,求(T1+T2+…+ T2010)-(S1+S2+…+S2010)。
正确答案
解:(Ⅰ)因为f(x)=x+m,
当x∈[an-1,bn-1]时,f(x)为单调增函数,所以其值域为[an-1+m,bn-1+m],
于是an=an-1+m,bn=bn-1+m(n∈N*,n≥2),
又a1=0,b1=1,
所以an=(n-1)m,bn=1+(n-1)m。
(Ⅱ)因为f(x)=kx+m(k>0),
当x∈[an-1,bn-1]时,f(x)为单调增函数,
所以f(x)的值域为[kan-1+m,kbn-1+m],
因m=2,则bn= kbn-1+2(n≥2),
假设存在k>0,使得数列{bn}满足,
则,得4=4k+2,则
符合。
(Ⅲ)因为k<0,x∈[an-1,bn-1]时,f(x)为单调减函数,
所以f(x)的值域为[kbn-1+m,kan-1+m],
于是an=kbn-1+m,bn=kan-1+m(n∈N*,n≥2),
则bn-an=-k(bn-1-an-1),
又,
则有,
进而有
。
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