- 等差数列
- 共11217题
执行下面框图所描述的算法程序,记输出的一列数依次为a1,a2,…,an,n∈N*,n≤2011。(注:框图中的赋值符号“=”也可以写成“←”或“=”)。
(1)若输入,写出输出结果;
(2)若输入λ=2,令,证明{bn}是等差数列,并写出数列{an}的通项公式;
(3)若输入,令
,Tn=c1+2c2+3c3+…+2011c2011,求证:
。
正确答案
解:(1)输出结果为。
(2)当λ=2时,
(常数),n∈N*,n≤2010
所以,{bn}是首项b1=-1,公差d=-1的等差数列
故,
数列{an}的通项公式为,n∈N*,n≤2011。
(3)当时,
∴{cn}是以为首项,
为公比的等比数列
两式作差得
即
∴
当n=2011时,。
已知数列{an}的首项为1,对任意的n∈N*,定义bn=an+1-an,
(1)若bn=n+1,求a4;
(2)若bn+1bn-1=bn(n≥2),且b1=a,b2=b(ab≠0),
①当a=1,b=2时,求数列{bn}的前3n项和;
②当a=1时,求证:数列{an}中任意一项的值均不会在该数列中出现无数次。
正确答案
解:(1)6,
;
(2)①因为,
所以,对任意的n∈N*有,
即数列{bn}各项的值重复出现,周期为6.
数列{bn}的前6项分别为,且这六个数的和为7.
设数列{bn}的前n项和为Sn,
则当n=2k(k∈N*)时,;
当n=2k+1(k∈N*)时,
,
所以,当n为偶数时,;当n为奇数时,
;
②由①知:对任意的n∈N*有,
又数列{bn}的前6项分别为,且这六个数的和为
;
设(其中i为常数且i∈{1,2,3,4,5,6}),
所以
,
所以,数列均为以
为公差的等差数列,
因为b>0时,;b<0 时,
,
所以是公差不为零的等差数列,其中任何一项的值最多在该数列中出现一次,
所以数列{an}中任意一项的值最多在此数列中出现6次,
即任意一项的值不会在此数列中重复出现无数次.
已知数列{an}满足a1=0,a2=2,且对任意m,n∈N*都有a2m-1+a2n-1=2am+n-1+2(m-n)2,
(Ⅰ)求a3,a5;
(Ⅱ)设bn=a2n+1-a2n-1(n∈N*),证明:{bn}是等差数列;
(Ⅲ)设cn=(an+1-an)qn-1(q≠0,n∈N*),求数列{cn}的前n项和Sn。
正确答案
解:(Ⅰ)由题意,令m=2,n=1可得a3=2a2-a1+2=6,
再令m=3,n=1可得a5=2a3-a1+8=20.
(Ⅱ)当n∈N*时,由已知(以n+2代替m)可得a2n+3+a2n-1=2a2n+1+8,
于是,即
=8,
所以,数列{bn}是公差为8的等差数列.
(Ⅲ)由(Ⅰ)、(Ⅱ)的解答可知{bn}是首项b1=a3-a1=6,公差为8的等差数列,
则bn=8n-2,即a2n+1-a2n-1=8n-2,
另由已知(令m=1)可得,,
那么,,
于是,cn=2nqn-1,
当q=1时,Sn=2+4+6+…+2n=n(n+1);
当q≠1时,Sn=2·q0+4·q1+6·q2+…+2n·qn-1,
两边同乘q可得qSn=2·q1+4·q2+6·q3+…+2(n-1)·qn-1+2n·qn,
上述两式相减即得
,
所以,
综上所述,。
在数列{an}中,a1=1,3anan-1+an-an-1=0(n≥2,n∈N*)。
(1)试判断数列是否成等差数列;
(2)设{bn}满足bn=anan+1,求数列{bn}的前n项和Sn;
(3)若λan+≥λ对任意n≥2的整数恒成立,求实数λ的取值范围。
正确答案
解:(1)由已知可得(n≥2)
故数列{}是等差数列。
(2);
(3)将代入
并整理得
≤3n+1
∴
原命题等价于该式对n≥2恒成立
设
则Cn+1-Cn=,Cn+1>Cn
∵n=2时,Cn的最小值C2为
∴λ的取值范围是(-∞,]。
数列{an}满足a1=-1,an+1=(n2+n-λ)an(a=1,2…),λ是常数.
(1)当a2=-1时,求λ及a3的值;
(2)是否存在实数λ使数列{an}为等差数列?若存在,求出λ及数列{an}的通项公式;若不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)由于,且
,
所以当时,得-1=2-λ,故λ=3,
从而。
(2)数列{an}不可能为等差数列;证明如下:
由,
得,
,
若存在λ使{an}为等差数列,则,
即,解得λ=3,
于是,
,
这与{an}为等差数列矛盾;
所以,不存在λ使{an}是等差数列。
已知数列{an}的前n项和为Sn,且满足:a1=a(a≠0),an+1=rSn(n∈N*,r∈R,r≠-1),
(1)求数列{an}的通项公式;
(2)若存在k∈N*,使得Sk+1,Sk,Sk+2成等差数列,试判断:对于任意的m∈N*,且m≥2,am+1,am,am+2是否成等差数列,并证明你的结论.
正确答案
解:(1)由已知,可得
,
两式相减可得,即
,
又a2=ra1=ra,
所以当r=0时,数列{an}为:a,0,…,0,…;
当r≠0,r≠-1时,由已知a≠0,所以an≠0(n∈N*),
于是由,可得
,
∴a2,a3,…,an,…成等比数列,
∴当n≥2时,,
综上,数列{an}的通项公式为;
(2)对于任意的m∈N*,且m≥2,成等差数列.
证明如下:当r=0时,由(1)知,
∴对于任意的m∈N*,且m≥2,成等差数列;
当r≠0,r≠-1时,
∵,
若存在k∈N*,使得成等差数列,则
,
∴,即
,
由(1)知,a2,a3,…,an,…的公比r+1=-2,
于是对于任意的m∈N*,且m≥2,am+1=-2am,
从而,
∴,即
成等差数列.
综上,对于任意的m∈N*,且m≥2,成等差数列.
已知数列{an}满足:,anan+1<0(n≥1),数列{bn}满足:bn=an+12﹣an2(n≥1).
(1)求数列{an},{bn}的通项公式
(2)证明:数列{bn}中的任意三项不可能成等差数列.
正确答案
解:(1)由题意可知,
令cn=1﹣an2,则
又,
则数列{cn}是首项为,公比为
的等比数列,
即,
故,
又,anan+1<0
故
(2)假设数列{bn}存在三项br,bs,bt(r<s<t)按某种顺序成等差数列,
由于数列{bn}是首项为,公比为
的等比数列,
于是有2bs=br+bt成立,则只有可能有2br=bs+bt成立,
∴,
由于r<s<t,所以上式左边为奇数,右边为偶数,故上式不可能成立,导致矛盾.
故数列{bn}中任意三项不可能成等差数列.
已知数列{an},对于任意n≥2,在an-1与an之间插入n个数,构成的新数列{bn}成等差数列,并记在an-1与an之间插入的这n个数均值为Cn-1,
(1)若,求C1、C2、C3;
(2)在(1)的条件下是否存在常数λ,使{Cn+1-λCn}是等差数列?如果存在,求出满足条件的λ,如果不存在,请说明理由;
(3)求出所有的满足条件的数列{an}。
正确答案
解:(1)由题意a1=-2,a2=1,a3=5,a4=10,
∴在a1与a2之间插入-1、0,C1=;
在a2与a3之间插入2、3、4,C2=3;
在a3与a4之间插入6、7、8、9,C3=。
(2)在an-1与an之间插入n个数构成等差,,
∴Cn-1=,
假设存在λ使得{Cn+1-λCn}是等差数列,
∵(Cn+1-λCn)-(Cn-λCn-1)=Cn+1-Cn-λ(Cn-Cn-1)
∴λ=1时,{Cn+1-λCn}是等差数列。
(3)由题意满足条件的数列{an}应满足,
,
,
∴an+1-an=(a2-a1)·(n+2),
∴an-an-1=(a2-a1) ·(n+1)
…
a3-a2=(a2-a1)×4
a2-a1=(a2-a1)×3,
∴an-a1=(a2-a1)·
,
∴an=(a2-a1)(n-1)(n+4)+a1
,
又∵n=1时也满足条件,
∴形如的数列均满足条件。
设数列a1,a2,…,an,…中的每一项都不为0,证明,{an}为等差数列的充分必要条件是:对任何n∈N+都有。
正确答案
证明:先证必要性:
设数列{an}的公差为d,若d=0,则所述等式显然成立;
若d≠0,
则
;
再证充分性:(数学归纳法)设所述的等式对一切n∈N+都成立,
首先,在等式,①
两端同乘a1a2a3,即得a1+a3=2a2,所以a1,a2,a3成等差数列,
记公差为d,则a2=a1+d,
假设ak=a1+(k-1)d,当n=k+1时,观察如下二等式
,②
,③
将②代入③,得,
在该式两端同乘a1akak+1,得(k-1),
将ak=a1+(k-1)d代入其中,整理,得ak+1=a1+kd,
由数学归纳法原理知,对一切n∈N+,都有an=a1+(n-1)d,所以{an}是公差为d的等差数列。
证明以下命题:
(Ⅰ)对任一正整数a,都存在正整数b,c(b<c),使得a2,b2,c2成等差数列;
(Ⅱ)存在无穷多个互不相似的三角形△n,其边长an,bn,cn为正整数且an2,bn2,cn2 成等差数列。
正确答案
证明:(Ⅰ)易知12,52,72成等差数列,则a2,(5a)2,(7a)2也成等差数列,
所以对任一正整数a,都存在正整数b=5a,c=7a(b<c),使得a2,b2,c2成等差数列.
(Ⅱ)若an2,bn2,cn2 成等差数列,则有bn2-an2=cn2-bn2,
即(bn-an)(bn+an)=(cn-bn)(cn+bn), ①
选取关于n的一个多项式,例如4n(n2-1),使得它可按两种方式分解因式,
由于4n(n2-1)=(2n-2)(2n2+2n)=(2n+2)(2n2-2n),
因此令,
可得,
易验证an,bn,cn满足①,因此an2,bn2,cn2 成等差数列,
当n≥4时,有an<bn<cn且an+bn-cn=n2-4n+1>0,
因此以an,bn,cn为边长可以构成三角形,将此三角形记为△n(n≥4).
其次,任取正整数m,n(m,n≥4,且m≠n),假若三角形△m与△n相似,
则有,
据比例性质有,
,
所以,由此可得m=n,与假设m≠n矛盾,
即任两个三角形△m与△n(m,n≥4,m≠n)互不相似;
所以存在无穷多个互不相似的三角形△n,其边长an,bn,cn为正整数且an2,bn2,cn2 成等差数列。
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