- 等差数列
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已知数列{an}中,a1=,点(n,2an+1-an)在直线y=x上,n∈N*.
(1)令bn=an+1-an-1,证明:{bn}为等比数列;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)设Sn、Tn分别为数列{an}、{bn}的前n项和,是否存在实数λ,使得数列{}为等差数列?若存在,求出λ的值,并给出证明;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)证明:∵点(n,2an+1-an)在直线y=x上,∴2an+1-an=n
∵bn=an+1-an-1,∴2bn+1=an+1-an-1=bn,
∵a1=,2an+1-an=n
∴a2=,
∴b1=a2-a1-1=-≠0
∴{bn}为等比数列;
(2)an+1-an=1+bn=1-×(
1
2
)n-1
叠加可得:an=(an-an-1)+(an-an-1)+…+(a2-a1)+a1=n-2+3×(
1
2
)n
(3)存在λ=2,使数列{}是等差数列.
Sn=+3[1-(
1
2
)n],Tn=
3
2
[(
1
2
)n-1]
∴=
-
λ,
=
,
=
数列{}是等差数列
∴2×=
-
λ+
,∴λ=2
当λ=2时,=
,数列是等差数列
∴当且仅当λ=2时,数列是等差数列.
互不相等的三个数之积是-8,这三个数适当排列后可成为等比数列,又可成为等差数列,求这三个数排成的等差数列.
正确答案
由题意设这三个数为:,-2,-2q,
(1)若-2为等差中项,则+(-2q)=-4,即1+q2=2q,解得q=1,与三个数互不相等矛盾;
(2)若-2q为等差中项,则+(-2)=-4q,即2q2-q-1=0,解得q=1,或q=-
,
由(1)知q=1应舍去,当q=-时,三个数为:-2,1,4,符合题意;
(3)若是等差中项,则
=-2-2q,即q2+q-2=0,解得q=-2,或q=1(舍去),
故当q=-2时,这三个数为4,1,-2,
综上所述,这三个数排成的等差数列是4,1,-2或者-2,1,4
给定常数c>0,定义函数f(x)=2|x+c+4|-|x+c|.数列a1,a2,a3,…满足an+1=f(an),n∈N*.
(1)若a1=-c-2,求a2及a3;
(2)求证:对任意n∈N*,an+1-an≥c;
(3)是否存在a1,使得a1,a2,…,an,…成等差数列?若存在,求出所有这样的a1;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)a2=f(a1)=f(-c-2)=2|-c-2+c+4|-|-c-2+c|=4-2=2,
a3=f(a2)=f(2)=2|2+c+4|-|2+c|=2(6+c)-(c+2)=10+c.
(2)由已知可得f(x)=
当an≥-c时,an+1-an=c+8>c;
当-c-4≤an<-c时,an+1-an=2an+3c+8≥2(-c-4)+3c+8=c;
当an<-c-4时,an+1-an=-2an-c-8>-2(-c-4)-c-8=c.
∴对任意n∈N*,an+1-an≥c;
(3)由(2)及c>0,得an+1≥an,即{an}为无穷递增数列.
又{an}为等差数列,所以存在正数M,当n>M时,an≥-c,从而an+1=f(an)=an+c+8,由于{an}为等差数列,
因此公差d=c+8.
①当a1<-c-4时,则a2=f(a1)=-a1-c-8,
又a2=a1+d=a1+c+8,故-a1-c-8=a1+c+8,即a1=-c-8,从而a2=0,
当n≥2时,由于{an}为递增数列,故an≥a2=0>-c,
∴an+1=f(an)=an+c+8,而a2=a1+c+8,故当a1=-c-8时,{an}为无穷等差数列,符合要求;
②若-c-4≤a1<-c,则a2=f(a1)=3a1+3c+8,又a2=a1+d=a1+c+8,∴3a1+3c+8=a1+c+8,得a1=-c,应舍去;
③若a1≥-c,则由an≥a1得到an+1=f(an)=an+c+8,从而{an}为无穷等差数列,符合要求.
综上可知:a1的取值范围为{-c-8}∪[-c,+∞).
数列{an}各项均为正数,其前n项和为Sn,且满足2anSn-=2.
(Ⅰ)求证数列{}为等差数列,并求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设bn=,求数列{bn}的前n项和Tn,并求使Tn>
(m2-3m)对所有的n∈N*都成立的最大正整数m的值.
正确答案
(Ⅰ)∵2anSn-=1
当n≥2时,2(Sn-Sn-1)Sn-(Sn-Sn-1)2=1,
整理得,-
=1(n≥2),(2分)
又=1,(3分)
∴数列{}为首项和公差都是1的等差数列.(4分)
∴=n,又Sn>0,∴Sn=
(5分)
∴n≥2时,an=Sn-Sn-1=-
,
又a1=S1=1适合此式 (6分)
∴数列{an}的通项公式为an=-
(7分)
(Ⅱ)∵bn==
=
-
(8分)
∴Tn=+
+…+
=1-+
-
+…+
-
=1-=
(10分)
∴Tn≥,依题意有
>
(m2-3m),解得-1<m<4,
故所求最大正整数m的值为3 (12分)
设a1,d为实数,首项为a1,公差为d的等差数列{an}的前n项和为Sn,满足S5S6+15=0.
(Ⅰ)若S5=5,求S6及a1;
(Ⅱ)求d的取值范围。
正确答案
解:(Ⅰ)由题意知,
所以,
解得a1=7,所以S6=-3,a1=7。
(Ⅱ)因为S5S6+15=0,
所以(5a1+10d)(6a1+15d)+15=0,
即2a12+9da1+l0d2+1=0,
故(4a1+9d)2=d2-8,所以d2≥8,
故d的取值范围是d≤-2或d≥2
。
已知{an}是公差为d的等差数列,它的前n项和为Sn,S4=2S2+4,bn=.
(1)求公差d的值;
(2)若a1=-,求数列{bn}中的最大项和最小项的值;
(3)若对任意的n∈N*,都有bn≤b8成立,求a1的取值范围.
正确答案
(1)∵S4=2S2+4,∴4a1+d=2(2a1+d)+4,解得d=1,
(2)∵a1=-,∴数列an的通项公式为 an=a1+(n-1)=n-
,∴bn=1+
=1+
,
∵函数f(x)=1+在(-∞,
)和(
,+∞)上分别是单调减函数,
∴b3<b2<b1<1,当n≥4时,1<bn≤b4,∴数列{bn}中的最大项是b4=3,最小项是b3=-1.
(3)由bn=1+ 得 bn=1+
,
又函数f(x)=1+在(-∞,1-a1)和(1-a1,+∞)上分别是单调减函数,
且x<1-a1 时,y<1;x>1-a1时,y>1.
∵对任意的n∈N*,都有bn≤b8,∴7<1-a1<8,∴-7<a1<-6,∴a1的取值范围是(-7,-6).
设数列{bn}的n项和为Sn,且bn=1-2Sn;数列{an}为等差数列,且a5=14,a7=20,.
(1)求数列{bn}的通项公式;
(2)若cn=an•bn,n=1,2,3,…,Tn为数列{cn}的前n项和.求证:Tn<.
正确答案
(1)由bn=1-2Sn,令n=1,则b1=1-2S1,又S1=b1
所以b1=…(2分)
当n≥2时,由bn=2-2Sn,可得bn-bn-1=-2(Sn-Sn-1)=-2bn
即 =
…(4分)
所以{bn}是以b1=为首项,
为公比的等比数列,
于是bn=…(6分)
(2)数列{an}为等差数列,公差d=(a7-a5)=3,可得an=3n-1…(7分)
从而cn=an•bn=(3n-1)•,
∴Tn=2•+5•
+8•
+…+(3n-1)•
,
Tn=2•
+5•
+…+(3n-4)•
+(3n-1)•
∴Tn=2•
+3•+3•
+…+3•
-
-(3n-1)•
=
-
…(11分)
∴Tn=-
<
.…(12分)
已知数列a1,a2,…a30,其中a1,a2,…a10,是首项为1,公差为1的等差数列;列a10,a11,…a20,是公差为d的等差数列;a20,a21,…a30,是公差为d2的等差数列(d≠0).
(1)若a20=40,求d;
(2)试写出a30关于d的关系式,并求a30的取值范围;
(3)续写已知数列,使得a30,a31,…a40,是公差为d3的等差数列,…,依此类推,把已知数列推广为无穷数列.提出同(2)类似的问题((2)应当作为特例),并进行研究,你能得到什么样的结论?
正确答案
(1)a10=1+9=10.a20=10+10d=40,∴d=3.
(2)a30=a20+10d2=10(1+d+d2)(d≠0),
a30=10[(d+
1
2
)2+],
当d∈(-∞,0)∪(0,+∞)时,a30∈[7.5,+∞)
(3)所给数列可推广为无穷数列{an],
其中a1,a2,…,a10是首项为1,公差为1的等差数列,
当n≥1时,数列a10n,a10n+1,…,a10(n+1)是公差为dn的等差数列.
研究的问题可以是:试写出a10(n+1)关于d的关系式,并求a10(n+1)的取值范围.
研究的结论可以是:由a40=a30+10d3=10(1+d+d2+d3),
依此类推可得a10(n+1)=10(1+d+…+dn)=.
当d>0时,a10(n+1)的取值范围为(10,+∞)等.
已知数列{an}的各项为正数,前n项和为Sn,且,n∈N*。
(Ⅰ)求证:数列{an}是等差数列;
(Ⅱ)设,Tn=b1+b2+…+bn,求Tn.
正确答案
(Ⅰ)证明:,
n=1时,,
∴,
,
所以,,
∵,
∴,
∴数列{an}是等差数列。
(Ⅱ)解:由(Ⅰ),
所以,,
∴
。
已知各项均为正数的数列{an}的前n项和为Sn,且Sn,an,成等差数列,
(1)求a1,a2的值;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)若bn=4-2n(n∈N*),设cn=,求数列{cn}的前n项和Tn.
正确答案
(1)由Sn,an,成等差数列,可得2an=Sn+
,∴a1=
,a2=1
(2)由2an=Sn+可得,2Sn=4an-1(n≥1),∴2Sn-1=4an-1-1(n≥2)
∴两式相减得2an=(4an-1)-(4an-1-1)=4an-4an-1,即an=2an-1(n≥2),
∴数列{an}是以为首项,以2为公比的等比数列,
∴an=×2n-1=2n-2(n∈N*)
(3)由题意可得,Cn=(4-2n)×(
1
2
)n-2
Tn=C1+C2+…+Cn
=2×(
1
2
)-1+0×(
1
2
)0+(-2)×(
1
2
)1+…+(4-2n)×(
1
2
)n-2Tn=2×(
1
2
)0+0×(
1
2
)1+…+(4-2n)×(
1
2
)n-1
错位相减可得,Tn=2n×(
1
2
)n-1
Tn=4n×(
1
2
)n-1
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