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简答题

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

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简答题

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)

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简答题

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.

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简答题

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.

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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.

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简答题

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.

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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

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简答题

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)

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简答题

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

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简答题

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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