- 等差数列
- 共11217题
已知数列{an}满足条件(n-1)an+1=(n+1)(an-1),a2=6,令bn=an+n(n∈N*)
(Ⅰ)写出数列{bn}的前四项;
(Ⅱ)求数列{bn}的通项公式,并给出证明;
(Ⅲ)是否存在非零常数p,q,使得数列{}成等差数列?若存在,求出p,q满足的关系式;若不存在,说明理由.
正确答案
(Ⅰ)在∵(n-1)an+1=(n+1)(an-1),中,
由∴a1=1,a3=15.a4=28;
∴b1=2,b2=8,b3=18,b4=32
(Ⅱ)由(1)知b1=2×12,b2=2×22,b3=2×32,b4=2×42
.由此猜测bn=2n2.
下面用数学归纳法证明:
①当n=1时猜想显然成立;
②假设n=k(k≥2)猜想成立,即bk=2k2,则有ak=2k2-k,
根据题意,得(k-1)ak+1=(k+1)(ak-1)=(k+1)(2k2-k-1),解出ak+1=(k+1)(2k+1),
于是bk+1=ak+1+k+1=(k+1)(2k+1)+(k+1)=2(k+1)2,
,即当n=k+1时猜想也成立.
综合①②得对于所有n∈N*都有bn=2n2
(Ⅲ)由(Ⅱ)知,an=2n2-n,
假设存在非零常数p,q,使得数列{}成等差数列,设其公差为d,
令cn==
,则有cn=c1+(n-1)d=dn+c1-d,
从而=dn+c1-d,
化简得:2n2-n=dpn2+[dq+p(c1-d)]n+q(c1-d).
所以有,
∵q≠0
∴c1=d∴dq=-1
∴=-2
故存在满足关系p=-2q的非零常数p,q,使得数列{}成等差数列
在数列{an}中,a1=0,an+1=2an+2(n∈N*).
(1)设bn=an+2,求数列{bn}的通项公式;
(2){an}中是否存在不同的三项ap,aq,ar(p,q,r∈N*)恰好成等差数列?若存在,求出p,q,r的关系;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)bn+1=an+1+2=(2an+2)+2=2(an+2)=2bn,(2分)
又b1=a1+2=2,
所以,数列{bn}是首项为2、公比为2的等比数列,(4分)
所以数列{bn}的通项公式为bn=2n.(6分)
(2)由(1)得an=2n-2.(7分)
假设{an}中是否存在不同的三项ap,aq,ar(p,q,r∈N*)恰好成等差数列,
不妨设p<q<r,则(2p-2)+(2r-2)=2(2q-2),(10分)
于是2p+2r=2q+1,所以1+2r-p=2q-p+1.(12分)
因p,q,r∈N*,且p<q<r,所以1+2r-p是奇数,2q-p+1是偶数,(14分)
1+2r-p=2q-p+1不可能成立,
所以不存在不同的三项ap,aq,ar成等差数列.(16分)
若数列{bn}:对于n∈N*,都有bn+2-bn=d(常数),则称数列{bn}是公差为d的准等差数列.如数列cn:若cn=,则数列{cn}是公差为8的准等差数列.设数列{an}满足:a1=a,对于n∈N*,都有an+an+1=2n.
(Ⅰ)求证:{an}为准等差数列;
(Ⅱ)求证:{an}的通项公式及前20项和S20.
正确答案
(I)∵数列{an}满足:a1=a,对于n∈N*,都有an+an+1=2n,∴an+1+an+2=2(n+1),
∴an+2-an=2.
∴数列{an}是公差为2的准等差数列.
(II)∵an+an+1=2n,
∴S20=(a1+a2)+(a3+a4)+…+(a19+a20)
=2(1+3+…+19)
=2×
=200.
求证等比数列各项的对数组成等差数列(等比数列各项均为正数).
正确答案
设等比数列的首项为a(a>0),公比为q(q>0),即a,aq,aq2,…,aqn-1.
分别取各项的对数即得到lga,lgaq,lgaq2,…,lgaqn-1.
即lga,lga+lgq,lga+2lgq,…,lga+(n-1)lgq.
这就形成首项是lga,公差是lgq的等差数列.
已知数列{an}的前n项和Sn=n (2n-1),(n∈N*)
(1)证明数列{an}为等差数列;
(2)设数列{bn} 满足bn=S1++
+…+
(n∈N*),试判定:是否存在自然数n,使得bn=900,若存在,求出n的值;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)当n≥2时,an=Sn-Sn-1=n(2n-1)-(n-1)(2n-3)=4n-3,
当n=1时,a1=S1=1,适合.∴an=4n-3,
∵an-an-1=4(n≥2),∴an为等差数列.
(2)由题意知,=2n-1,
∴bn=S1++
++
=1+3+5+7++(2n-1)=n2,
由n2=900,得n=30,即存在满足条件的自然数,且n=30.
设数列{an}中,Sn是它的前n项和,a1=4,nan+1=Sn+n(n+1)对任意n∈N*均成立.
(I)求证:数列{an}是等差数列;
(II)设数列{bn}满足bn+1-bn=an,其中b1=2,求数列{bn}的通项公式;
(III)设cn=,求证:c1+c2+…+cn<1.
正确答案
(I)∵nan+1=Sn+n(n+1)①∴(n-1)an=Sn-1+(n-1)n(n≥2)②
①-②整理得,an+1-an=2(n≥2)
又由①,取n=1得a2-a1=2∴an+1-an=2(n∈N*)
∴数列{an}是以4为首项,2为公差的等差数列.
(II)由(I)知an=4+2(n-1)=2(n+1)
∴bn+1-bn=2(n+1)
∴(bn-bn-1)+(bn-1-bn-2)+…+(b3-b2)+(b2-b1)=2n+2(n-1)+…+2×3+2×2=n2+n-2
∴bn=n(n+1).
(III)由cn=得,cn=
=
-
∴c1+c2+…+cn=1-+
-
+…+
-
=1-
<1.
在等比数列{an}(n∈N*)中,a1>1,公比q>0.设bn=log2an,且b1+b3+b5=6,b1b3b5=0.
(1)求证:数列{bn}是等差数列;
(2)求{bn}的前n项和Sn及{an}的通项an;
(3)试比较an与Sn的大小.
正确答案
(1)证明:∵bn=log2an,
∴bn+1-bn=log2=log2q为常数.
∴数列{bn}为等差数列且公差d=log2q.
(2)∵b1+b3+b5=6,∴b3=2.
∵a1>1,∴b1=log2a1>0.
∵b1b3b5=0,∴b5=0.
∴解得
∴Sn=4n+×(-1)=
.
∵∴
∴an=25-n(n∈N*).
(3)显然an=25-n>0,当n≥9时,Sn=≤0.
∴n≥9时,an>Sn.
∵a1=16,a2=8,a3=4,a4=2,a5=1,a6=,a7=
,a8=
,S1=4,S2=7,S3=9,S4=10,S5=10,S6=9,S7=7,S8=4,
∴当n=3,4,5,6,7,8时,an<Sn;
当n=1,2或n≥9时,an>Sn.
设等差数列{an}的各项均为整数,其公差d≠0,a5=6.
(Ⅰ)若a2•a10>0,求d的值;
(Ⅱ)若a3=2,且a3,a5,an1,an2,…,ant,…(5<n1<n2<…<nt<…)成等比数列,求nt;
(Ⅲ)若a3,a5,an1,an2,…,ant,…(5<n1<n2<…<nt<…)成等比数列,求n1的取值集合.
正确答案
(Ⅰ)因为等差数列{an}的各项均为整数,所以d∈Z.(1分)
由a2•a10>0,得(a5-3d)(a5+5d)>0,即(3d-6)(5d+6)<0,解得-<d<2.
注意到d∈Z,且d≠0,所以d=-1,或d=1.(3分)
(Ⅱ)由a3=2,a5=6,得d==2,
从而an=a3+(n-3)d=2+(n-3)×2=2n-4,故ant=2nt-4.(5分)
由a3,a5,an1,an2,,ant,成等比数列,得此等比数列的公比为=3,
从而ant=a3•3t+1=2•3t+1.
由2nt-4=2•3t+1,解得nt=3t+1+2,t=1,2,3,.(7分)
(Ⅲ)由d==
,得an1=a3+(n1-3)d=a3+
.
由a3,a5,an1,an2,,ant,成等比数列,得an1==
.
由a3+=
,化简整理得n1=5+
.(9分)
因为n1>5,从而a3>0,
又n1∈Z且d≠0,从而a3是12的非6的正约数,故a3=1,2,3,4,12.(10分)
①当a3=1或a3=3时,a4=∉Z,
这与{an}的各项均为整数相矛盾,所以,a3≠1且a3≠3.(11分)
②当a3=4时,由=a3•an1⇒an1=9,
但此时an2=∉Z,这与{an}的各项均为整数相矛盾,所以,a3≠4.(12分)
③当a3=12时,同理可检验an2∉Z,所以,a3≠12.(13分)
当a3=2时,由(Ⅱ)知符合题意.
综上,n1的取值只能是n1=11,即n1的取值集合是{11}.(14分)
理科附加题:
已知(1+x)n展开式的各项依次记为a1(x),a2(x),a3(x),…an(x),an+1(x).
设F(x)=a1(x)+2a2(x)+3a3(x),…+nan(x)+(n+1)an+1(x).
(Ⅰ)若a1(x),a2(x),a3(x)的系数依次成等差数列,求n的值;
(Ⅱ)求证:对任意x1,x2∈[0,2],恒有|F(x1)-F(x2)|≤2n-1(n+2).
正确答案
(Ⅰ)依题意ak(x)=(
x)k-1,k=1,2,3,…,n+1,
a1(x),a2(x),a3(x)的系数依次为Cn0=1,•
=
,
•(
)2=
,
所以2×=1+
,
解得n=8;
(Ⅱ)F(x)=a1(x)+2a2(x)+3a3(x),…+nan(x)+(n+1)an+1(x)=+2
(
x)+3
(
x)2…+n
(
x)n-1+(n+1)
(
x)n
F(2)-F(0)=2Cn1+3Cn2…+nCnn-1+(n+1)Cnn
设Sn=Cn0+2Cn1+3Cn2…+nCnn-1+(n+1)Cnn,
则Sn=(n+1)Cnn+nCnn-1…+3Cn2+2Cn1+Cn0
考虑到Cnk=Cnn-k,将以上两式相加得:2Sn=(n+2)(Cn0+Cn1+Cn2…+Cnn-1+Cnn)
所以Sn=(n+2)2n-1所以F(2)-F(0)=(n+2)2n-1-1
又当x∈[0,2]时,F'(x)≥0恒成立,
从而F(x)是[0,2]上的单调递增函数,
所以对任意x1,x2∈[0,2],|F(x1)-F(x2)|≤F(2)-F(0)═(n+2)2n-1-1<(n+2)2n-1.
已知数列{an}中,a1=0,an+1=,n∈N*.
(1)求证:{}是等差数列;并求数列{an}的通项公式;
(2)假设对于任意的正整数m、n,都有|bn-bm|<ω,则称该数列为“ω域收敛数列”.试判断:数列bn=an•(-)n,n∈N*是否为一个“
域收敛数列”,请说明你的理由.
正确答案
证:(1)因为=
=
=-1+
,
所以-
=-1,n∈N*;
故{}是等差数列.
由此可得,=
+(n-1)×(-1)=-n,
所以an=1-=
,n∈N*.
(2)由条件bn=an•(-)n,
可知当n=2k,bn>0;当n=2k-1时,bn≤0,k∈N*.
令|bn|=an•()n,则|bn+1|-|bn|=
•(
)n+1-
•(
)n=(
)n[
•
-
]=(
)n•
.
∴当-n2+5>0⇒n≤2时,|bn+1|>|bn|;
同理可得,当-n2+5<0⇒n≥3时,|bn+1|<|bn|;
即数列{|bn|}在n=1,2,3时递增;n≥4时,递减;
即|b3|是数列{|bn|}的最大项.
然而,因为{bn}的奇数项均为-|bn|,故b3=-•(
)3=-
为数列{bn}的最小项;
而b2=(
)2=
=0.32,b4=
•(
)4=
=0.3072,
所以b2>b4,故b2是数列{bn}的最大项.
∴对任意的正整数m、n,|bn-bm|≤|b2-b3|=|+
|=
<
,
∴数列bn=an•(-)n,n∈N*是一个“
域收敛数列”.
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