- 等差数列
- 共11217题
设数列{an}的通项是关于x的不等式x2-x<(2n-1)x(n∈N′)的解集中整数的个数.
(1)求an并且证明{an}是等差数列;
(2)设m、k、p∈N*,m+p=2k,求证:+
≥
;
(3)对于(2)中的命题,对一般的各项均为正数的等差数列还成立吗?如果成立,请证明你的结论,如果不成立,请说明理由.
正确答案
(1)不等式x2-x<(2n-1)x即x(x-2n)<0
解得:0<x<2n,其中整数有2n-1个
∴an=2n-1,
由通项公式可得:an-an-1=2,
∴数列{an}是等差数列;
(2)由(1)知Sn==n2,
∴Sm=m2,Sp=p2,Sk=k2.
由+
-
=
+
-
=
≥=0,
即+
≥
;
(3)结论成立,证明如下:
设等差数列{an}的首项为a1,公差为d,
则Sn=na1+d=
,
∵Sm+Sp-2Sk=ma1+d+pa1+
d-[2ka1+k(k-1)d]=(m+p)a1+
d-[2ka1+(k2-k)d],
把m+p=2k代入上式化简得Sm+Sp-2Sk=•d=
≥0,
∴Sm+Sp≥2Sk.
又Sm•Sp==
≤=
=
=(
)2,
∴+
=
≥
=
.
故原不等式得证.
(1)设a1,a2,…,an是各项均不为零的n(n≥4)项等差数列,且公差d≠0,若将此数列删去某一项后得到的数列(按原来的顺序)是等比数列.
(i)当n=4时,求的数值;
(ii)求n的所有可能值.
(2)求证:对于给定的正整数n(n≥4),存在一个各项及公差均不为零的等差数列b1,b2,…,bn,其中任意三项(按原来的顺序)都不能组成等比数列.
正确答案
(1)①当n=4时,a1,a2,a3,a4中不可能删去首项或末项,否则等差数列中连续三项成等比数列,则推出d=0.
若删去a2,则a32=a1•a4,即(a1+2d)2=a1•(a1+3d)化简得a1+4d=0,得=-4
若删去a3,则a22=a1•a4,即(a1+d)2=a1•(a1+3d)化简得a1-d=0,得=1
综上,得=-4或
=1.
②当n=5时,a1,a2,a3,a4,a5中同样不可能删去a1,a2,a4,a5,否则出现连续三项.
若删去a3,则a1•a5=a2•a4,即a1(a1+4d)=(a1+d)•(a1+3d)化简得3d2=0,因为d≠0,所以a3不能删去;
当n≥6时,不存在这样的等差数列.事实上,在数列a1,a2,a3,…,an-2,an-1,an中,由于不能删去首项或末项,
若删去a2,则必有a1•an=a3•an-2,这与d≠0矛盾;
同样若删去an-1也有a1•an=a3•an-2,这与d≠0矛盾;
若删去a3,,an-2中任意一个,则必有a1•an=a2•an-1,这与d≠0矛盾.(或者说:当n≥6时,无论删去哪一项,剩余的项中必有连续的三项)
综上所述,n=4.
(2)假设对于某个正整数n,存在一个公差为d的n项等差数列b1,b2,bn,其中bx+1,by+1,bz+1(0≤x<y<z≤n-1)为任意三项成等比数列,则b2y+1=bx+1•bz+1,即(b1+yd)2=(b1+xd)•(b1+zd),化简得(y2-xz)d2=(x+z-2y)b1d(*)
由b1d≠0知,y2-xz与x+z-2y同时为0或同时不为0
当y2-xz与x+z-2y同时为0时,有x=y=z与题设矛盾.
故y2-xz与x+z-2y同时不为0,所以由(*)得=
因为0≤x<y<z≤n-1,且x、y、z为整数,所以上式右边为有理数,从而为有理数.
于是,对于任意的正整数n(n≥4),只要为无理数,相应的数列就是满足题意要求的数列.
例如n项数列1,1+,1+2
,,1+(n-1)
满足要求.
已知数列{an}的前n项和为Sn,且an=(3n+Sn)对一切正整数n成立
(1)求出:a1,a2,a3的值
(2)证明:数列{3+an}是等比数列,并求出数列{an}的通项公式;
(3)设bn=an,求数列{bn}的前n项和Bn;数列{an}中是否存在构成等差数列的四项?若存在求出一组;否则说明理由.
正确答案
(1)由an=(3n+Sn)可得Sn=2an-3n,故an+1=Sn+1-Sn=2an+3
∵a1=(3+S1),∴a1=3,∴a2=9,a3=21;
(2)证明:由待定系数法得an+1+3=2(an+3)
又a1+3=6≠0
∴数列{an+3}是以6为首项,2为公比的等比数列.
∴an+3=6×2n-1,
∴an=3(2n-1).
(3)由(2)可得bn=n2n-n,
∴Bn=1×21+2×22+3×23+…+n×2n-(1+2+3+…+n) ①
∴2Bn=1×22+2×23+3×24+…+n×2n+1-2(1+2+3+…+n) ②
①-②得,-Bn=2+(22+23+…+2n)+
化简可得Bn=2+(n-1)2n+1-
假设数列{an}存在构成等差数列的四项依次为:am、an、ap、aq(m<n<p<q)
则3(2m-1)+3(2q-1)=3(2n-1)+3(2p-1)∴2m+2q=2n+2p.
上式两边同除以2m,则1+2q-m=2n-m+2p-m
∵m、n、p、q∈N*,且m<n<p<q,
∴上式左边是奇数,右边是偶数,相矛盾.
∴数列{an}不存在构成等差数列的四项.
已知数列{an}是首项为a1=4,公比q≠1的等比数列,Sn是其前项和,且4a1,a5,-2a3成等差数列.
(1)求公比q的值;
(2)设An=S1+S2+S3+…+Sn,求An.
正确答案
(1)∵4a1,a5,-2a3成等差数列,
∴2a5=4a1+(-2a3),
∵a5=a1q4,a3=a1q2,
∴2a1q4=4a1-2•a1q2.
∵a1≠0
q4+q2-2=0.
∴q2=1或q2=-2( 舍去)
∵q≠1,
∴q=-1.
(2)∵Sn==2-2•(-1)n.
∴An=S1+S2+S3+…+Sn=[2-2•(-1)1]+[2-2•(-1)2]+[2-2•(-1)3]+…+[2-2•(-1)n]
=2n-2•[(-1)+(-1)2+(-1)3+…+(-1)n]
=2n-2=2n+1-(-1)n
已知数列{ an}、{ bn}满足:a1=,an+bn=1,bn+1=
.
(1)求a2,a3;
(2)证数列{}为等差数列,并求数列{an}和{ bn}的通项公式;
(3)设Sn=a1a2+a2a3+a3a4+…+anan+1,求实数λ为何值时4λSn<bn恒成立.
正确答案
(1)∵a1=,∴b1=1-
=
,b2=
=
=
,
a2=1-b2=1-=
,b3=
=
=
,a3=1-b3=1-
=
.
∴a2=,a3=
;
(2)证明:由an+1+bn+1=1,bn+1=,
∴1-an+1=bn+1==
=
,
∴1-an+1=,即an-an+1=anan+1,
∴-
=1
∴数列{}是以4为首项,1为公差的等差数列.
∴=4+(n-1)=3+n,则an=
,
∴bn=1-an=1-=
;
(3)由an=,
∴Sn=a1a2+a2a3+…+anan+1
=+
+…+
=-
+
-
+…+
-
=-
=
.
∴4λSn-bn=-
=
,
要使4λSn<bn恒成立,只需(λ-1)n2+(3λ-6)n-8<0恒成立,
设f(n)=(λ-1)n2+3(λ-2)n-8
当λ=1时,f(n)=-3n-8<0恒成立,
当λ>1时,由二次函数的性质知f(n)不满足对于任意n∈N*恒成立,
当λ<l时,对称轴n=-•
=-
(1-
)<0
f(n)在[1,+∞)为单调递减函数.
只需f(1)=(λ-1)n2+(3λ-6)n-8=(λ-1)+(3λ-6)-8=4λ-15<0
∴λ<,∴λ≤1时4λSn<bn恒成立.
综上知:λ≤1时,4λSn<bn恒成立.
已知数列{an}满足an+1=,an≠0,且a1=
,cn=(
)(
)n(n∈N*).
(Ⅰ)求证:数列{}是等差数列,并求通项an;
(Ⅱ)求Tn=c1+c2+…+cn的值.
正确答案
(Ⅰ)∵an+1=,an≠0,
=
+
,
数列{}是首项为
=2,公差为
的等差数列,
故=
+
(n-1)=
n+
所以数列{an}的通项公式为an=,
(Ⅱ)∵Cn=(n+1)•(
1
2
)n
∴Tn=2×+3×(
1
2
)2+…+(n+1)×(
1
2
)n①
Tn= 2×(
1
2
)2+3×(
1
2
)3+…+(n+1)×(
1
2
)n+1②
由①-②得Tn =1+(
1
2
)2+…+(
1
2
)n-(n+1)(
1
2
)n+1
=1+-(n+1)•(
1
2
)n+1
=-
∴Tn=3-
已知:函数f(x)=(a,b∈R,ab≠0),f(2)=
,f(x)=x有唯一的根.
(1)求a,b的值;
(2)数列{an}对n≥2,n∈N总有an=f(an-1),a1=1;求出数列{an}的通项公式.
(3)是否存在这样的数列{bn}满足:{bn}为{an}的子数列(即{bn}中的每一项都是{an}的项)且{bn}为无穷等比数列,它的各项和为.若存在,找出所有符合条件的数列{bn},写出它的通项公式,并说明理由;若不存在,也需说明理由.
正确答案
(1)f(2)=⇒
=
(1分)
解法一:f(x)=x 有唯一根,所以=x即ax2+(b-1)x=0有唯一根,(1分)
∴△=(b-1)2=0,(1分)
b=1 a=1 (1分)
有 b=1 a=1 得:方程的根为:x=0(1分)
经检验x=0是原方程的根(1分)
解法二:=x
x(-1)=0(1分)
x1=0,因为方程有唯一的根(1分)
即:-1=0的根也是x=0,(1分)
得b=1 a=1 (1分)
经检验x=0是原方程的根(1分)
(2)an=⇒
-
=1 (2分)
∴{ }为等差数列 (1分)
∴=
+(n-1)×1=n (2分)
所以 an= (1分)
(3)设{bn} 的首项为,公比为q (m∈N*,
∈N* )(1分)
所以这个无穷等比数列的各项和为:=
,(1分)
=1-q;当m=3 时,q=
,bn=(
)n;
当m=4时,q= bn=(
)n+1 (2分)
若当m=1,m=2 时,显然不符合条件.
m>4,则0<<
∴
<q<1⇒1<
<2 与
∈N* 矛盾.
∴只有两个符合条件的数列.(2分)
已知抛物线y2=4ax(0<a<1=的焦点为F,以A(a+4,0)为圆心,|AF|为半径在x轴上方作半圆交抛物线于不同的两点M和N,设P为线段MN的中点.
(1)求|MF|+|NF|的值;
(2)是否存在这样的a值,使|MF|、|PF|、|NF|成等差数列?如存在,求出a的值,若不存在,说明理由.
正确答案
(1)F(a,0),设M(x1,y1),N(x2,y2),P(x0,y0),
由 {,,消去y,得
⇒x2+2(a-4)x+(a2+8a)=0,
∵△>0,∴x1+x2=2(4-a),
∴|MF|+|NF|=(x1+a)+(x2+a)=8.
(2)假设存在a值,使的|MF|,|PF|,|NF|成等差数列,即2|PF|=|MF|+|NF|⇒|PF|=4x0=4-a,
∴
又
==a(x1+x2)+2a
=2a(4-a)+2a⇒
2a(4-a)+2a=16a-4a2⇒a=2,
与⇒0<a<1矛盾.
∴假设不成立.
即不存在a值,使的|MF|,|PF|,|NF|成等差数列.
已知a>0,b>0,a,b的等差中项是,且α=a+
,β=b+
,求α+β的最小值.
正确答案
由a,b的等差中项是得,a+b=1,
∵a>0,b>0,
∴α+β=a+b++
=1+
+
=3++
≥3+2=5,当且仅当a=b时取等号,
则α+β的最小值是5.
对于数列{an},定义{△an}为数列{an}的一等差数列,其中△an=an+1-an(n∈N*),
(1)若数列{an}通项公式an=n2-
n(n∈N*),求{△an}的通项公式;
(2)若数列{an}的首项是1,且满足△an-an=2n,①证明:数列{}为等差数列;②求{an}的前n项和Sn.
正确答案
解(1)依题△an=an+1-an,
∴△an=[(n+1)2-
(n+1)]-(
n2-
n)=5n-4,
(2)i)由△an-an=2n,即an+1-an-an=2n,即an+1=2an+2n,
∴=
+
,
∴-
=
.a1=1,
=
,
所以数列{}是以
为首项,
为公差的等差数列.
ii)由i)得=
+
(n-1)=
,
∴an=•2n=n•2n-1,
∴Sn=a1+a2+a3+an=1•20+2•21++n•2n-1,①
∴2Sn=1•21+2•22++n•2n②
①-②得-Sn=1+2+22++2n-1-n•2n=-n•2n,
∴Sn=n•2n-2n+1=(n-1)•2n+1.
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