- 等差数列
- 共11217题
等差数列{an}和{bn}的前n项和分别为Sn和Tn,且,则
=( )。
正确答案
已知数列{an}满足:a1=1,,n=2,3,4,…,
(Ⅰ)求a3,a4,a5的值;
(Ⅱ)设,n=1,2,3,…,求证:数列{bn}是等比数列,并求出其通项公式;
(Ⅲ)对任意的m≥2,m∈N*,在数列{an}中是否存在连续的2m项构成等差数列?若存在,写出这2m项,并证明这2m项构成等差数列;若不存在,说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)因为a1=1,
所以a2=1+2a1=3,,a4=1+2a2=7,
;
(Ⅱ)证明:由题意,对于任意的正整数n,,
所以,
又,
所以,
又,
所以{bn}是首项为2,公比为2的等比数列,
所以bn=2n;
(Ⅲ)存在。
事实上,对任意的m≥2,k∈N*,
在数列{an}中,这连续的2m项就构成一个等差数列。
我们先来证明:“对任意的n≥2,n∈N*,k∈(0,2n-1),k∈N*,有”,
由(Ⅱ),得,
所以,
当k为奇数时,,
当k为偶数时,,
记,
因此要证,
只需证明,
其中,k1∈N*,
(这是因为若,则当
时,则k一定是奇数)
有
;
当时,则k一定是偶数,
有
,
如此递推,要证,
只要证明,
其中,k2∈N*,
如此递推下去,我们只需证明,
即,
由(Ⅱ)可得,所以对n≥2,n∈N*,k∈(0,2n-1),k∈N*,
有,
对任意的m≥2,m∈N*,
,其中i∈(0,2m-1),i∈N*,
所以,
又,
所以,
所以这连续的2m项,是首项为
,公差为
的等差数列。
已知数列{an}的首项,
.
(1)求证:数列为等比数列;
(2)记,若Sn<100,求最大的正整数n.
(3)是否存在互不相等的正整数m,s,n,使m,s,n成等差数列且am﹣1,as﹣1,an﹣1成等比数列,如果存在,请给出证明;如果不存在,请说明理由.
正确答案
解:(1)∵,
∴,
∵,
∴,
∴,
∴数列为等比数列.
(2)由(1)可求得,
∴.
=
,
若Sn<100,则,
∴nmax=99.
(3)假设存在,则m+n=2s,(am﹣1)●(an﹣1)=(as﹣1)2,
∵,
∴.
化简得:3m+3n=2●3s,
∵,当且仅当m=n时等号成立.
又m,n,s互不相等,
∴不存在.
设fk(n)为关于n的k(k∈N)次多项式.数列{an}的首项a1=1,前n项和为Sn.对于任意的正整数n,an+Sn=fk(n)都成立.
(I)若k=0,求证:数列{an}是等比数列;
(II)试确定所有的自然数k,使得数列{an}能成等差数列.
正确答案
(Ⅰ)证明:若k=0,则fk(n)即f0(n)为常数,
不妨设f0(n)=c(c为常数).
因为an+Sn=fk(n)恒成立,
所以a1+S1=c,c=2a1=2.
而且当n≥2时,an+Sn=2,①
an﹣1+Sn﹣1=2,②
①﹣②得 2an﹣an﹣1=0(n∈N,n≥2).
若an=0,则an﹣1=0,…,a1=0,与已知矛盾,所以an≠0(n∈N*).
故数列{an}是首项为1,公比为的等比数列.
(Ⅱ)解:(1)若k=0,由(Ⅰ)知,不符题意,舍去.
(2)若k=1,设f1(n)=bn+c(b,c为常数),
当n≥2时,an+Sn=bn+c,③
an﹣1+Sn﹣1=b(n﹣1)+c,④
③﹣④得 2an﹣an﹣1=b(n∈N,n≥2).
要使数列{an}是公差为d(d为常数)的等差数列,必须有an=b﹣d(常数),
而a1=1,故{an}只能是常数数列,通项公式为an=1(n∈N*),
故当k=1时,数列{an}能成等差数列,其通项公式为an=1(n∈N*),
此时f1(n)=n+1.
(3)若k=2,设f2(n)=pn2+qn+t(a≠0,a,b,c是常数),
当n≥2时,an+Sn=pn2+qn+t,⑤
an﹣1+Sn﹣1=p(n﹣1)2+q(n﹣1)+t,⑥
⑤﹣⑥得 2an﹣an﹣1=2pn+q﹣p(n∈N,n≥2),
要使数列{an}是公差为d(d为常数)的等差数列,必须有an=2pn+q﹣p﹣d,且d=2p,
考虑到a1=1,所以an=1+(n﹣1)2p=2pn﹣2p+1(n∈N*).
故当k=2时,数列{an}能成等差数列,其通项公式为an=2pn﹣2p+1(n∈N*),
此时f2(n)=an2+(a+1)n+1﹣2a(a为非零常数).
(4)当k≥3时,若数列{an}能成等差数列,
根据等差数列通项公式可知Sn是关于n的二次型函数,
则an+Sn的表达式中n的最高次数为2,故数列{an}不能成等差数列.
综上得,当且仅当k=1或2时,数列{an}能成等差数列.
已知数列{an}满足an=an+1+4,a18+a20=12,等比数列{bn}的首项为2,公比为q。
(Ⅰ)若q=3,问b3等于数列{an}中的第几项?
(Ⅱ)数列{an}和{bn}的前n项和分别记为Sn和Tn,Sn的最大值为M,当q=2时,试比较M与T9的大小。
正确答案
解:(Ⅰ),
由,得
,
即{an}是公差d=-4的等差数列,
由,得
,
∴,
令,得n=16,
∴b3等于数列{an}中的第16项。
(Ⅱ),
∴,
又,
∴n=20时,最大值M=800,
∴M<T9。
已知数列{an}满足an=an+1+4,a18+a20=12,等比数列{bn}的首项为2,公比为q。
(Ⅰ)若q=3,问b3等于数列{an}中的第几项?
(Ⅱ)数列{an}和{bn}的前n项和分别记为Sn和Tn,Sn的最大值为M,当q=2时,试比较M与T9的大小。
正确答案
解:(Ⅰ),
由,得
,
即{an}是公差d=-4的等差数列,
由,得
,
∴,
令,得n=16,
∴b3等于数列{an}中的第16项。
(Ⅱ),
∴,
又,
∴n=20时,最大值M=800,
∴M<T9。
设数列{an}的前n项和为Sn,关于数列{an}有下列四个命题:①若{an}既是等差数列又是等比数列,则Sn=na1;②若Sn=2+(-1)n,则{an}是等比数列;③若Sn=an2+bn(a,b∈R),则{an}是等差数列;④若Sn=Pn,则无论p取何值时{an}一定不是等比数列。其中正确命题的序号是( )
正确答案
①③④
已知各项均为正数的两个数列{an}和{bn}满足:an+1=,n∈N*,
(1)设bn+1=1+,n∈N*,求证:数列
是等差数列;
(2)设bn+1=,n∈N*,且{an}是等比数列,求a1和b1的值。
正确答案
解:(1)由题意可知,an+1==
=
∴
从而数列{}是以1为公差的等差数列。
(2)∵an>0,bn>0
∴
从而(*)
设等比数列{an}的公比为q,
由an>0可知q>0
下证q=1
若q>1,则,
故当时,
与(*)矛盾
0<q<1,则,故当
时,
与(*)矛盾
综上可得q=1,an=a1,
所以,
∵
∴数列{bn}是公比的等比数列
若,则
,于是b1<b2<b3又由
可得
∴b1,b2,b3至少有两项相同,矛盾
∴,从而
=
∴。
已知数列{an},{bn}是各项均为正数的等比数列,设cn=(n∈N*),
(Ⅰ)数列{cn}是否为等比数列?证明你的结论;
(Ⅱ)设数列{lnan},{lnbn}的前n项和分别为Sn,Tn,若a1=2,,求数列{cn}的前n项和。
正确答案
解:(Ⅰ){cn}为等比数列;
证明:设{an}的公比为,{bn}的公比为
,
则,
故{cn}为等比数列.
(Ⅱ)数列{lnan}和{lnbn}分别是公差为的等差数列,
由条件得,即
,
故对n=1,2,…,
,
于是
将代入得
,
从而有,
所以数列{cn}的前n项和为。
设{an}是公比不为1的等比数列,其前n项和为Sn,且a5,a3,a4成等差数列。
(1)求数列{an}的公比;
(2)证明:对任意k∈N+,Sk+2,Sk,Sk+1成等差数列。
正确答案
解:设{an}的公比为q(q≠0,q≠1)
∵a5,a3,a4成等差数列,
∴2a3=a5+a4,
∴
∵a1≠0,q≠0,
∴q2+q-2=0,解得q=1或q=-2
∵q≠1,
∴q=-2。
(2)证明:对任意k∈N+,Sk+2+Sk+1-2Sk=(Sk+2-Sk)+(Sk+1-Sk)=ak+2+ak+1+ak+1=2ak+1+ak+1×(-2)=0
∴对任意k∈N+,Sk+2,Sk,Sk+1成等差数列。
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