- 等差数列
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(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
(1)(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a3①若删去a2,则由a1,a3,a4成等比数列,得
因d≠0,故由上式得a2=-4d,即
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
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
则由“基本事实”知,删去的项只能是a3,从而
成等比数列
故
分别化简上述两个等式,得
,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。
(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
其中三项成等比数列
这里
则有
化简得
由b1d'≠0知或同时为零,或均不为零
若
则有
即矛盾
因此都不为零
故由(*)得
因为均为非负整数,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
就是满足要求的数列,例如,取
那么n项数列
满足要求。
设数列{an}和{bn}满足a1=b1=6,a2=b2=4,a3=b3=3,且数列{an+1-an }(n∈N*)是等差数列,数列{bn-2}(n∈N*)是等比数列。
(1)求数列{an}和{bn}的通项公式;
(2)是否存在k∈N*,使ak-bk∈(0,)?若存在,求出k;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(1)由已知a2-a1=-2,a3-a2=-1, -1-(-2)=1
∴an+1-an=(a2-a1)+(n-1)·1=n-3
n≥2时,an=(an-an-1)+(an-1-an-2)+…+(a3-a2)+(a2-a1)+a1=(n-4)+(n-5)+…+(-1)+(-2)+6
=
n=1也合适
∴an=(n∈N*)
又b1-2=4,b2-2=2
而
∴bn-2=(b1-2)·()n-1
即bn=2+8·()n∴数列{an}、{bn}的通项公式为:an=
,bn=2+8·(
)n;
(2)设
=
当k≥4时,为k的增函数
-8·()k也为k的增函数
而f(4)=
∴当k≥4时,ak-bk≥
又f(1)=f(2)=f(3)=0
∴不存在k使f(k)∈(0,)。
设数列{an}的前n项和为Sn,已知Sn=2an﹣2n+1(n∈N*).
(1)设bn=,求证:数列{bn}是等差数列:
(2)设数列{Cn}满足Cn=(n∈N*),Tn=c1c2+c2c3+c3c4+…cncn+1,若对一切n∈N*不等式2mTn>Cn恒成立,实数m的取值范围.
正确答案
解:(1)当n=1时:S1=a1=2a1﹣21+1,
解得a=4当n≥2时,由Sn=2an﹣2n+1 …①
且Sn﹣1=2an﹣1﹣2n …②
①﹣②得:an=2an﹣2an﹣1﹣2n,
有:an=2an﹣1+2n得,
∴bn﹣bn﹣1=1,,
故数列{bn}是以2为首项,以1为公差的等差数列.
(2)由(1)得:bn=1+2(n﹣1)=2n﹣1,即an=(n+1)2n,
∴,
∴,
∴,由2mTn>cn,
得:,得
,
又令,
∴=
,
故f(n)在n∈N*时单调递减,
∴得m>
.
已知数列{an}和{bn}满足a1=b1,且对任意n∈N*都有an+bn=1,,
(Ⅰ)判断数列是否为等差数列,并说明理由;
(Ⅱ)证明:。
正确答案
(Ⅰ)解:数列为等差数列;
理由如下:
∵对任意n∈N*都有an+bn=1,,
∴,
∴
∴数列是首项为
,公差为1的等差数列.
(Ⅱ)证明:∵a1=b1,且a1+b1=1,
∴,
由(Ⅰ)知,
∴,
所证不等式,即
,
也即证明,
令(x>1),则
,
再令,则g′(x)=
,
当x>1时,g′(x)<0,
∴函数g(x)在[1,+∞)上单调递减,
∴当x>1时,g(x)<g(1)=0,即,
∴当x>1时,,
∴函数在(1,+∞)上单调递减,
,
∴,
∴,
∴,
∴,
∴成立。
设各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,已知2a2=a1+a3,数列是公差为d的等差数列,
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式(用n,d表示);
(Ⅱ)设c为实数,对满足m+n=3k且m≠n的任意正整数m,n,k,不等式Sm+Sn>cSk都成立,求证:c的最大值为。
正确答案
解:(Ⅰ)由题设知,,
则当n≥2时,,
由得
,
解得=d,
故当n≥2时,an=2nd2-d2,
又a1=d2,
所以数列{an}的通项公式为an=(2n-1)d2.
(Ⅱ)由=d及
,
得d>0,Sn=d2n2,
于是,对满足题设的m,n,k,m≠n,
有,
所以c的最大值;
另一方面,任取实数,
设k为偶数,令,则m,n,k符合条件,
且,
于是,只要9k2+4<2ak2,
即当时,就有
,
所以满足条件的,从而
,
因此c的最大值为。
已知数列{an}中,a2=2,前n项和为Sn,且Sn=。
(1)证明数列{an+1-an}是等差数列,并求出数列{an}的通项公式;
(2)设bn=,数列{bn}的前n项和为Tn,求使不等式Tn>
对一切n∈N*都成立的最大正整数k的值。
正确答案
解:(1)由题意,当n=1时,
则a1=1,a2=2,则a2-a1=1,
当n≥2时,
=[nan-(n-1)an-1+1]
an+1=[(n+1)an+1-nan+1
则an+1-an=[(n+1)an+1-2nan+(n-1)an-1],
则(n-1)an+1-2(n-1)an+(n-1)an-1=0,
即an+1-2an+an-1=0,
即an+1-an=an-an-1,
则数列{an+1-an}是首项为1,公差为0的等差数列
从而an-an-1=1,则数列{an}是首项为1,公差为1的等差数列
所以an=n(n∈N*)。
(2)
所以Tn=b1+b2+…+bn
由于
因此Tn单调递增,故Tn的最小值为T1=
令,得k<19,
所以k的最大正整数值为18。
如果有穷数列a1,a2,a3,…,am(m为正整数)满足条件a1=am,a2=am-1,…,am=a1,即ai=am-i+1(i=1,2,…,m),我们称其为“对称数列”。
例如,数列1,2,5,2,1与数列8,4,2,2,4,8都是“对称数列”。
(1)设{bn}是7项的“对称数列”,其中b1,b2,b3,b4是等差数列,且b1=2,b4=11,依次写出{bn}的每一项;
(2)设{cn}是49项的“对称数列”,其中c25,c26,…,c49是首项为1,公比为2的等比数列,求{cn}各项的和S;
(3)设{an}是100项的“对称数列”,其中d51,d52,…,d100是首项为2,公差为3的等差数列,求{dn}前n项的和Sn(n=1,2,…,100)。
正确答案
解:(1)设数列的公差为d,
则,解得d=3,
∴数列为2,5,8,11,8,5,2。
(2)
=67108861。
(3),
由题意,得是首项为149,公差为-3的等差数列,
当n≤50时,;
当51≤n≤100时,
,
综上所述,。
已知数列{an}是公差为d(d≠0)的等差数列,Sn为其前n项和。
(1)若a2,a3,a6依次成等比数列,求其公比q;
(2)若,求证:对任意的m,n∈N*,向量
与向量
共线;
(3)若,问是否存在一个半径最小的圆,使得对任意的n∈N*,点Qn都在这个圆内或圆周上。
正确答案
解:(1)
所以,,即
,
解得:,∴
。
(2)因为,
而,
所以,,
(3)因为,
所以,,
,
=
,
因为n≥1,所以,
∴,当n=1时取等号。
所以,,即
,
所以存在半径最小的圆,最小半径为,使得对任意的n∈N*,点
都在这个圆内或圆周上。
已知数列的前n项和
。
(1)令,求证:数列
是等差数列,并求数列
的通项公式。
(2)令,试比较
与
的大小,并予以证明。
正确答案
解:(1)在中,
令n=1,可得,即
,
,
所以,
所以,即
,
,
又,
于是,所以
。
(2)由(1)得,
所以, ①
②
由①-②得,,
所以,
,
于是确定与
的大小关系等价于比较2n与2n+1的大小。
猜想当n=1,2时,2n<2n+1,
当n≥3时,2n>2n+1,
下面用数学归纳法证明:
当n=3时,显然成立;
则当n=k+1时,
,
所以当n=k+1时,猜想也成立。
于是,当n≥3,n∈N*时,2n>2n+1成立,
综上所述,当n=1,2时,;
当n≥3时,。
已知数列{an}的前n项和为Sn,Sn=2an-3n(n∈N*)。
(Ⅰ)证明数列{an+3}是等比数列,求出数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设bn=an,求数列{bn}的前n项和Tn;
(Ⅲ)数列{an}中是否存在三项,它们可以构成等差数列?若存在,求出一组符合条件的项;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)因为,所以
,
则,所以
,
所以数列{an+3}是等比数列,
,
所以;
(Ⅱ),
,
令,①
,②
①-②得,,
,
所以;
(Ⅲ)设存在,且
,使得
成等差数列,
则,
即,
即,因为
为偶数,
为奇数,
所以不成立,故不存在满足条件的三项。
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