- 等差数列
- 共11217题
已知{an}是公差为d的等差数列,{bn}是公比为q的等比数列,
(1)若an=3n+1,是否存在m,n∈N*,有am+am+1=ak?请说明理由;
(2)若bn=aqn(a、q为常数,且aq≠0)对任意m存在k,有bm·bm+1=bk,试求a、q满足的充要条件;
(3)若an=2n+1,bn=3n,试确定所有的p,使数列{bn}中存在某个连续p项的和式数列中{an}的一项,请证明。
正确答案
解:(1)由,得6m+5=3k+1,
整理后,可得,
∵m、k∈N,
∴k-2m为整数
∴不存在n、k∈N*,使等式成立。
(2)当m=1时,则,
∴,
∴,其中c是大于等于-2的整数,
反之当时,其中c是大于等于-2的整数,则
,
显然,其中k=2m+1+c,
∴a、q满足的充要条件是,其中c是大于等于-2的整数。
(3)设,
当p为偶数时,(*)式左边为偶数,右边为奇数;
当p为偶数时,(*)式不成立。
由(*)式得,整理得
,
当p=1时,符合题意;
当p≥3,p为奇数时,
,
∴由,
得,
∴当p为奇数时,此时,一定有m和k使上式一定成立;
∴当p为奇数时,命题都成立。
数列{an}满足a1=1,an+1=(n2+n-λ)an(n=1,2,…),λ是常数。
(1)当a2=-1时,求λ及a3的值;
(2)数列{an}是否可能为等差数列?若可能,求出它的通项公式;若不可能,说明理由;
(3)求λ的取值范围,使得存在正整数m,当n>m时总有an<0。
正确答案
解:(1)由于且a1=1,
所以当a2=-1时,得,
故
从而
(2)数列{an}不可能为等差数列
证明如下:由a1=1,得
若存在,使{an}为等差数列,则a3-a2=a2-a1,即
解得=3
于是
这与{an}为等差数列矛盾,
所以,对任意,{an}都不可能是等差数列。
(3)记
根据题意可知,b1<0且,即
>2且
N*),
这时总存在N*,满足:当n≥n0时,bn>0;当n≤n0-1时,bn<0
所以由an+1=bnan及a1=1>0可知,若n0为偶数,则,
从而当n>n0时an<0;
若n0为奇数,则,
从而当n>n0时an>0
因此“存在m∈N*,当n>m时总有an<0”的充分必要条件是:n0为偶数,
记n0=2k(k=1,2, …),则满足
故λ的取值范围是4k2+2k(k∈N*)。
已知数列,如果数列
满足
,
,其中
,则称
为
的“生成数列”.
(1)若数列的
,求
;
(2)若为偶数,且
的“生成数列”是
,证明:
的“生成数列”是
;
(3)若为奇数,且
的“生成数列”是
,
的“生成数列”是
,…,依次将数列
,
,
,…的第
项取出,构成数列
…,证明:
是等差数列.
正确答案
解:(1)由题意得: ;
;
;
.
(2)因为 ,
,
,
,
由于为偶数,将上述
个等式中的第2,4,6,…,n这
个式子都乘以
,
相加得…
…
即,
.
由于,
,
根据“生成数列”的定义知,数列是
的” “生成数列”
(3)证明:设数列,
,
中后者是前者的“生成数列”.
欲证成等差数列,只需证明
成等差数列,
即只要证明即可.
由(2)中结论可知 ,
,
所以,,即
成等差数列,
所以是等差数列.
设数列{an}的各项均为正数,它的前n项和为Sn(n∈N*),已知点(an,4Sn)在函数f(x)=x2+2x+1的图象上, (1)证明{an}是等差数列,并求an;
(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
解:(1)∵,
∴,
两式相减得,,
整理得,
∵,
∴(常数),
∴{an}是以2为公差的等差数列.
又,即
,
解得a1=1,
∴。
(2)由(1)知,
∴,
由
,
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,
∵
,
把m+p=2k代入上式化简得,
∴,
又
∴,
故原不等式得证.
设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,a2=6,a3=11,且(5n-8)Sn+1-(5n+2)Sn=An+B,n=1,2,3,…,其中A,B为常数,
(Ⅰ)求A与B的值;
(Ⅱ)证明数列{an}为等差数列;
(Ⅲ)证明不等式对任何正整数m、n都成立。
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,得,
由知
,
解得A=-20,B=-8;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,, ①
所以, ②
②-①,得, ③
所以, ④
④-③,得,
因为,
所以,
又因为5n+2≠0,
所以,
又,
所以数列{an}为等差数列。
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知,
要证,
因为,
故只要证,
即只要证,
因为=20m+20n-37,
所以命题得证。
设数列{an}的前n项和为Sn,已知a1=1,a2=6,a3=11,且(5n-8)Sn+1-(5n+2)Sn=An+B,n=1,2,3,…,其中A,B为常数,
(Ⅰ)求A与B的值;
(Ⅱ)证明数列{an}为等差数列;
(Ⅲ)证明不等式对任何正整数m、n都成立。
正确答案
解:(Ⅰ)由已知,得,
由知
,
解得A=-20,B=-8;
(Ⅱ)由(Ⅰ)得,, ①
所以, ②
②-①,得, ③
所以, ④
④-③,得,
因为,
所以,
又因为5n+2≠0,
所以,
又,
所以数列{an}为等差数列。
(Ⅲ)由(Ⅱ)可知,
要证,
因为,
故只要证,
即只要证,
因为=20m+20n-37,
所以命题得证。
已知数列{an}各项均为正数,其前n项和Sn满足2Sn=an2+an(n∈N*)。
(Ⅰ)证明:{an}为等差数列;
(Ⅱ)令,记{bn}的前n项和为Tn,求证:
。
正确答案
(Ⅰ)证明:∵,
∴,
两式相减,得,
整理,得,
∵,
∴(常数),
又,
即,解得:
,
∴{an}是以1为首项,1为公差的等差数列。
(Ⅱ)解:由(Ⅰ)知,,
即证:,
设,
则,
当x∈(0,1),f′(x)>0,f(x)为单调递增函数;
当x∈(1,+∞),f′(x)<0,f(x)单调递减函数;
在x=1处f(x)取得极大值,也取得最大值f(x)≤f(1)=0,即lnx-x+1≤0,
∴,
时,令
,得
,
∴,
∴
,
∴当n=1时,有。
故结论成立。
(Ⅰ)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.
(Ⅱ)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(按原来顺序)都不能组成等比数列.
正确答案
解:首先证明一个“基本事实”:
一个等差数列中,若有连续三项成等比数列,则这个数列的公差d0=0.
事实上,设这个数列中的连续三项a-d0,a,a+d0成等比数列,则a2=(a-d0)(a+d0),由此得d0=0.
(Ⅰ)(ⅰ)当n=4时,由于数列的公差d≠0,故由“基本事实”推知,删去的项只可能为a2或a3,
①若删去a2,则由a1,a3,a4成等比数列,得(a1+2d)2=a1(a1+3d),
因d≠0,故由上式得a1= -4d,即=-4,
此时数列为-4d,-3d,-2d,-d,满足题设.
②若删去a3,则由a1,a2,a4成等比数列,得(a1+d)2=a1(a1+3d),
因d≠0,故由上式得a1=d,即=1,
此时数列为d,2d,3d,4d,满足题设;
综上可知,的值为-4或1。
(ⅱ)若n≥6,则从满足题设的数列a1,a2,…an中删去一项后得到的数列,必有原数列中的连续三项,从而这三项既成等差数列又成等比数列,
故由“基本事实”知,数列a1,a2,…an的公差必为0,这与题设矛盾,所以满足题设的数列的项数n≤5.
又因题设n≥4,故n=4或5,
当n=4时,由(ⅰ)中的讨论知存在满足题设的数列;
当n=5时,若存在满足题设的数列a1,a2,a3,a4,a5,
则由“基本事实”知,删去的项只能是a3,从而a1,a2,a4,a5成等比数列,
故(a1+d)2=a1(a1+3d),及(a1+3d)2=(a1+d)(a1+4d),
分别化简上述两个等式,得a1d=d2及a1d=-5d2,故d=0,矛盾.
因此,不存在满足题设的项数为5的等差数列;
综上可知,n只能为4.
(Ⅱ)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,
其中三项成等比数列,这里
,
则有,
化简,得,(*)
由知,
与
或同时为零或均不为零,
若=0且
=0,则有
,
即,得
,从而
,矛盾;
因此,与
都不为零,
故由(*)式,得,
因为m1,m2,m3均为非负整数,
所以上式右边为有理数,从而是一个有理数,
于是,对于任意的正整数n≥4,只要取为无理数,则相应的数列b1,b2,…,bn就是满足要求的数列,例如,取b1=1,
,那么n项数列
满足要求.
已知数列{an}满足a1=1,an+1=2an+1(n∈N*)。
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若数列{bn}滿足,证明:数列{bn}是等差数列;
(3)证明:(n∈N*)。
正确答案
解:(1))∵an+1=2an+1(n∈N*),
∴an+1+1=2(an+1),
∴{an+1}是以a1+1=2为首项,2为公比的等比数列
∴an+1=2n即an=2n-1(n∈N*)。
(2)∵
∴
∴2[(b1+b2+…+bn)-n]=nbn,①
2[(b1+b2+…+bn+bn+1)-(n+1)]=(n+1)bn+1 ②
②-①,得2(bn+1-1)=(n+1)bn+1-nbn,
即(n-1)bn+1-nbn+2=0,③
nbn+2-(n+1)bn+1+2=0 ④
③-④,得nbn+2-2nbn+1+nbn=0,
即bn+2-2bn+1+bn=0,
∴bn+2-bn+1=bn+1-bn(n∈N*),
∴{bn}是等差数列。
(3)∵,k=1,2,3,···,n
∴
∵,k=1,2,3,···,n
∴
∴。
已知数列{an}和{bn}的通项公式分别为an=3n+6,bn=2n+7(n∈N*),将集合{x|x=an,n∈N*}∪{x|x=bn,n∈N*}中的元素从小到大依次排列,构成数列c1,c2,c3,…cn。
(1)求三个最小的数,使它们既是数列{an}中的项,又是数列{bn}中的项;
(2)c1,c2,c3,…c40中有多少项不是数列{bn}中的项?说明理由;
(3)求数列{cn}的前4n项和S4n(n∈N*)。
正确答案
解:(1)三项分别为9,15,21;
(2)数列c1,c2,c3,…,c40的项分别为:
9,11,12,13,15,17,18,19,21,23,24,25,27,29,30,31,33,35,36,37,39,41,42,43,45,47,48,49,51,53,54,55,57,59,60,61,63,65,66,67,则不是数列{bn}中的项有12,18,24,30,36,42,48,54,60,66共10项;
(3),
,
,
∵
∴,
。
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