- 数列
- 共33563题
已知f(x)=logmx(m为常数,m>0且m≠1),设f(a1),f(a2),…,f(an)(n∈N+)是首项为4,公差为2的等差数列.
(1)求证:数列{an}是等比数列;
(2)若bn=anf(an),记数列{bn}的前n项和为Sn,当m=时,求Sn;
(3)若cn=anlgan,问是否存在实数m,使得{cn}中每一项恒小于它后面的项?若存在,求出实数m的取值范围.
正确答案
(1)由题意f(an)=4+2(n-1)=2n+2,即logman=2n+2,
∴an=m2n+2
∴=
=m2
∵m>0且m≠1,
∴m2为非零常数,
∴数列{an}是以m4为首项,m2为公比的等比数列
(2)由题意bn=anf(an)=m2n+2logmm2n+2=(2n+2)•m2n+2,
当m=时,bn=(2n+2)•2n+1=(n+1)•2n+2
∴Sn=2•23+3•24+4•25+…+(n+1)•2n+2①
①式乘以2,得2Sn=2•24+3•25+4•26+…+n•2n+2+(n+1)•2n+3②
②-①并整理,得Sn=-2•23-24-25-26-…-2n+2+(n+1)•2n+3=-23-[23+24+25+…+2n+2]+(n+1)•2n+3
=-23-+(n+1)•2n+3=-23+23(1-2n)+(n+1)•2n+3=2n+3•n
(3)由题意cn=anlgan=(2n+2)•m2n+2lgm,要使cn-1<cn对一切n≥2成立,
即nlgm<(n+1)•m2•lgm对一切n≥2成立,
①当m>1时,n<(n+1)m2对n≥2成立;
②当0<m<1时,n>(n+1)m2
∴n>对一切n≥2成立,只需
<2,
解得-<m<
,考虑到0<m<1,
∴0<m<.
综上,当0<m<或m>1时,数列{cn}中每一项恒小于它后面的项
已知数列{an}的前n项和为sn,且a1=1,nan+1=(n+2)sn (n∈N*).
(1)求证:数列{}为等比数列;
(2)求数列{an}的通项公式及前n项和sn;
(3)若数列{bn}满足:b1=,
=
(n∈N*),求数列{bn}的通项公式.
正确答案
(1)证明:将an+1=Sn+1-Sn代入已知nan+1=(n+2)Sn;
整理得=2•
(n∈N•).
又由已知=1,
所以数列{}是首项为1,公比为2的等比数列.
(2)由(1)的结论可得=2n-1,∴Sn=n•2n-1
当n≥2时,
an=Sn-Sn-1=n•2n-1-(n-1)•2n-2=(n+1)•2n-2
由已知,a1=1,又当n=1时,(n+1)•2n-2=1,
∴an=(n+1)•2n-1(n∈N*).
(3)由=
(n∈N*).
得=
+2n-1,
由此式可得=
+2n-2,
=
+2n-3,
…
=
+21,
=
+20
把以上各等式相加得,
=b1+2+22+…+2n-2=2n-1-
(n∈N*,n≥2).
所以bn=n2n-1-n(n∈N*,n≥2).
当n=1时也符合,所以bn=n2n-1-n.
已知数列{an}的前n项和Sn=2n+a
(1)当a=1时,求{an}的通项公式
(2)若数列{an}是等比数列,求a的值
(3)在(2)的条件下,求a12+a22+a32+…+an2的和.
正确答案
(1)n≥2时,an=Sn-Sn-1=2n-1
n=1时,a1=S1=2+a=3,不满足上式
故an=
(2)a1=21+a=2+a,a2=S2-S1=2,a3=S3-S2=4,
∵数列{an}是等比数列,
∴(2+a)•4=4,求得a=-1
(3)数列{an}是以1为首项,2为公比的等比数列,
∴a12+a22+a32+…+an2=1+4+16+…+(2n-1)2==
(4n-1)
已知数列{an}的前n项和Sn=3•()n-1-1(n∈N*),数列{bn}满足bn=
(n∈N*).
(1)求数列{an}的通项公式,并说明{an}是否为等比数列;
(2)求数列{}的前n项和前Tn;
(3)若-bn>2t-t2对任意的n∈N*恒成立,求t的最小正整数值.
正确答案
(1)当n=1时,a1=S1=3×1-1=2;
当n≥2时,an=Sn-Sn-1=()n-1
∴an=
∵n=1时,a1=S1=3×1-1=2不满足an=(
3
2
)n-1
∴{an}不是等比数列;
(2)∵bn==
,
∴=n•(
)n
∴数列{}的前n项和前Tn=1•
+2•(
)2+…+n•(
2
3
)n
∴Tn=1•(
)2+2•(
2
3
)3+…+n•(
2
3
)n+1
两式相减可得Tn=
+(
2
3
)2+(
2
3
)3+…+()n-n•(
2
3
)n+1=2-2•()n-n•(
)n+1
∴Tn=6-2(n+3)()n
(3)由(2)有bn+1-bn=-
=(
)n•
∴n≤2时,有bn+1-bn≤0;n>2时,bn+1-bn>0
∴bn的最小值为b2=b3=
∴-bn>2t-t2等价于-
×
>2t-t2
∴t2-2t-3>0
∴t>3或t<-1
∴t的最小正整数值是4.
已知等差数列{an}的公差d=2,Sn表示{an}的前n项和,若数列{sn}是递增数列,则a1的取值范围是______.
正确答案
若数列{sn}是递增数列,即是说,对于任意的正整数n,都有Sn<Sn+1成立,移向即为a n+1>0,∴a1+2n>0,a1>-2n.只需要a1大于-2n的最大值即可.
当n=1时,-2n取得最大值-2,所以a1>-2,a1的取值范围是(-2,+∞)
故答案为:(-2,+∞)
已知Sn是等比数列{an}的前n项和,且S3=,S6=
,bn=λan-n2.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式an;
(Ⅱ)若数列{bn}是单调递减数列,求实数λ的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)∵S3=,S6=
,
∴q≠1,
∴=
,
=
,
得:1+q3=,
∴q=-,a1=2.
∴an=2×(-
1
2
)n-1.
(Ⅱ)∵bn=λan-n2,
∴bn=2λ(-
1
2
)n-1-n2,
由题意可知对任意n∈N*,数列{bn}单调递减,
∴bn+1<bn,
即2λ(-
1
2
)n-(n+1)2<=2λ(-
1
2
)n-1-n2,
即6λ(-
1
2
)n<2n+1对任意n∈N*恒成立,
当n是奇数时,λ>-,当n=1时,-
取得最大值-1,故λ>-1;
当n是偶数时,λ<,当n=2时,
取得最小值
,故λ<
.
综上可知,-1<λ<,即实数λ的取值范围是(-1,
).
为了适应新课改的要求,某重点高中在高一500名新生中开设选修课.其中某老师开设的《趣味数学》选修课,在选课时设第n次选修人数为an个,且第n(n≥2)次选课时,选《趣味数学》的同学人数比第n-1次选修人数的一半还多15人.
(1)当a1≠30时,写出数列{an}的一个递推公式,并证明数列{an-30}是一个等比数列;
(2)求出用a1和n表示的数列{an}的通项公式.如果选《趣味数学》的学生越来越多,求a1的取值范围.
正确答案
(1)依题意,有an=an-1+15,(其中n≥2);
∴an-30=(an-1-30),
又a1≠30,即a1-30≠0,
故{an-30}是一个以(a1-30)为首项,为公比的等比数列.
(2)由(1)得:an-30=(a1-30)•()n-1;
∴an=30+(a1-30)•()n-1,
又an-an-1=(a1-30)[(
1
2
)n-1-(
1
2
)n-2]=(30-a1)•()n-1>0.
∴a1的取值范围是:0≤a1<30.
设数列{an}的n项和为Sn,若对任意∈N*,都有.Sn=3an-5n
(1)求数列{an}的首项;
(2)求证:数列{an+5}是等比数列,并求数列{an}的通项公式;
(3)数列{bn}满足bn=,问是否存m在,使得bn<m恒成立?如果存在,求出m的值,如果不存在,说明理由.
正确答案
(1)∵a1=3a1-5∴a1= …(3分)
(2)∵Sn=3an-5n∴Sn-1=3an-1-5(n-1)n≥2)
∴an=an-1+
…(5分),
∴an+5=an-1+
=
(an-1+5)
∴=
(为常数) (n≥2)
∴数列{an+5}是以为公比的等比数列 …(7分)
∴an=•(
)n-1-5 …(10分)
(3)∵bn=∴bn=
∴
=
=
=
…(12分)
-1=
=
…(14分)
∴当n≥3时,<1; n=2时,
>1
∴当n=2时,bn有最大值b2=∴(bn)max=
…(15分)
∴m>=
…(16分)
已知a1,a2,a3,…,a30是首项为1,公比为2的等比数列.对于满足0<k<30的整数k,数列b1,b2,b3,…,b30由bn=确定.记C=a1b1+a2b2+…+a30b30.
(Ⅰ)当k=1时,求C的值;
(Ⅱ)求C最小时k的值.
正确答案
(Ⅰ)当k=1时,bn=
∴C=a1b1+a2b2+…+a30b30=a1a2+a2a3+…+arar+1+…+a29a30+a30a1
=1×2+2×22+…+2r-1×2r+…+228×229+229×1
=2+23++22r-1++257+229
=+229=
×259+229-
(Ⅱ)C=a1b1+a2b2+…+akbk+…+a30b30=1×2k+2×2k+1+…+2k-1×22k-1+…+229-k×229+230-k×1+231-k×2+…+229×2k-1=+
=+
=(260-k-2k+230+k-230-k)
=[230-k(230-1)+2k(230-1)]
=(230-k+2k)≥
当且仅当230-k=2k,即k=15时,C最小.
已知数列{an}的前n项之和为Sn,满足an+Sn=n.
(Ⅰ)证明:数列{an-1}为等比数列,并求通项an;
(Ⅱ)设bn=(2-n)•(an-1),求数列{bn}中的最大项的值.
正确答案
(Ⅰ)由题意,得Sn=n-an,所以Sn-1=n-1-an-( )1,
两式相减得Sn-Sn-1=1+an-1-an,
整理,得2an=an-1+1,(n≥2)
配方得:2(an-1)=an-1-1
∴=
,可得{an-1}为公比为
的等比数列
由已知式可得a1+s1=1,得a1=
∴a1-1=-,可得an-1=(-
)(
1
2
)n-1=-,
n=1时也符合
因此,数列{an}的通项公式为an=1-…(7分)
(Ⅱ)bn=(2-n)(an-1)=(n-2)•
可得bn+1-bn=(n-1)•-(n-2)•
=
(3-n)
∴当n=1,2时,bn+1-bn≥0;当n=3时,bn+1-bn=0;当n≥4时,bn+1-bn<0
∴当n=3或4时,bn达到最大值.即数列{bn}中的最大项为b3=b3=.…(14分)
在数列{an}中,a1=-14,3an-an-1=4n(n≥2,n∈N*).
(I)求证:数列{an-2n+1}是等比数列;
(II)设数列{an}的前n项和为Sn,求Sn的最小值.
正确答案
(I)∵3an-an-1=4n(n≥2,n∈N*),∴an=(an-1+4n),∴an+1-2(n+1)+1=
[an+4(n+1)]-2(n+1)+1=
an-
+
=
(an-2n+1),(4分)
∴an-2n+1是以-15为首项,为公比的等比数列.(6分)
(II)∵an-2n+1=-15•()n-1,∴an=-15•(
)n-1+2n-1,
当n≥2时,an-an-1=2+10•()n-2>0,
∴数列an是单调递增数列,且a1<0,a2<0,a3>0,(12分)
∴当且仅当n=2时,Sn的最小值是S2=a1+a2=-14+(-2)=-16.(14分)
已知数列{an}满足:a1=,a2=
,an+1=2an-an-1(n≥2,n∈N*),数列{bn}满足b1<0,3bn-bn-1=n(n≥2,n∈N*),数列{bn}的前n项和为Sn.
(Ⅰ)求证:数{bn-an}为等比数列;
(Ⅱ)求证:数列{bn}是单调递增数列;
(Ⅲ)若当且仅当n=3时,Sn取得最小值,求b1的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)2an=an+1+an-1(n≥2,n∈N*)∴{an}是等差数列.
又a1=,a2=
,
∴an=+(n-1)-
=
bn=bn-1+
(n≥2,n∈N*),
∴bn+1-an+1=bn+
-
=
bn-
=
(bn-
)=
(bn-an).
又∵b1-a1=b1-≠0
∴{bn-an}是以b1-为首项,以
为公比的等比数列.
(Ⅱ)bn-an=(b1-)•(
1
3
)n-1an=,bn=(b1-
)•(
1
3
)n-1+.
当n≥2时bn-bn-1=-
(b1-
)
1
3
n-2
又b1<0,∴bn-bn-1>0
∴{bn}是单调递增数列.
(Ⅲ)∵当且仅当n=3时,Sn取最小值.
∴
即,
∴b1∈(-47,-11).
如果无穷数列{an}满足下列条件:①≤an+1;②存在实数M,使an≤M.其中n∈N*,那么我们称数列{an}为Ω数列.
(1)设数列{bn}的通项为bn=5n-2n,且是Ω数列,求M的取值范围;
(2)设{cn}是各项为正数的等比数列,Sn是其前项和,c3=,S3=
证明:数列{Sn}是Ω数列;
(3)设数列{dn}是各项均为正整数的Ω数列,求证:dn≤dn+1.
正确答案
(1)∵bn+1-bn=5-2n,∴n≥3,bn+1-bn<0,故数列{bn}单调递减;(3分)
当n=1,2时,bn+1-bn>0,即b1<b2<b3,
则数列{bn}中的最大项是b3=7,所以M≥7.(4分)
(2)证明:∵{cn}是各项正数的等比数列,Sn是其前n项和,c3=,S3=
设其公比为q>0,∴+
+c3=
.(6分)
整理,得6q2-q-1=0,解得q=,q=-
(舍去).
∴c1=1,cn=,Sn=2-
=Sn+2,S<2.(8分)
对任意的n∈N*,有=2-
-
<2-
=Sn+1,且Sn<2,
故{Sn}是Ω数列.(10分)
(3)证明:假设存在正整数k使得dk>dk+1成立,由数列{dn}的各项均为正整数,可得dk≥dk+1+1,即dk+1≤dk-1.
因为≤dk+1,所以dk+2≤2dk+1-dk≤2(dk-1)-dk=dk-2.
由dk+2≤2dk+1-dk及dk>dk+1得dk+2<2dk+1-dk+1=dk+1,故dk+2≤dk+1-1.
因为≤dk+2,所以dk+3≤2dk+2-dk+1≤2(dk+1-1)-dk+1=dk+1-2≤dk-3,
由此类推,可得dk+m≤dk-m(m∈N*).(14分)
又存在M,使dk≤M,∴m>M,使dk+m<0,这与数列{dn}的各项均为正数矛盾,所以假设不成立,
即对任意n∈N*,都有dk≤dk+1成立.(16分)
已知数列{an}的前n项和为Sn,a1=1,且nan+1=2Sn(n∈N*).
(I)证明数列{}是等比数列,并求数列{an}的通项公式;
(II)数列{bn}满足b1=,b2=
,对任意n∈N*,都有
=bn•bn+2.若对任意的n∈N*,不等式2n+1bnsn<3×2n+1bn+λn(n+2)恒成立,试求实数λ的取值范围.
正确答案
(Ⅰ)∵nan+1=2Sn,∴(n-1)an=2Sn-1(n≥2),两式相减得nan+1-(n-1)an=2an,
∴nan+1=(n+1)an,即=
(n≥2),由a1=1,可得a2=2,
从而对任意 n∈N*,=
,又
=1≠0,即{
}是首项公比均为1的数列,
所以=1×1n-1=1,故数列{an}的通项公式an=n(n∈N*).(4分)
(II)在数列{bn}中,由=bn•bn+2,知数列{bn}是等比数列,且首项、公比均为
,
∴数列{bn}的通项公式bn=(6分)
故原不等式可化为(1-λ)n2+(1-2λ)n-6<0对任意的n∈N*,恒成立,
变形可得λ>对任意的n∈N*,恒成立,
令f(n)==
=1-
=1-
=1-
,
由n+6≥7,(n+6)+-10单调递增且大于0,
∴f(n)单调递增,且当n→+∞时,f(n)→1,且f(n)<1,故λ≥1
故实数λ的取值范围是[1,+∞)
已知数列{an}的首项a1=t>0,an+1=,n=1,2,…
(1)若t=,求证{
-1}是等比数列并求出{an}的通项公式;
(2)若an+1>an对一切n∈N*都成立,求t的取值范围.
正确答案
(1)证明:由题意知an>0,
∵an+1=,∴
=
,∴
=
+
,
∴-1=
(
-1),
∵-1=
(4分)
∴数列{-1}是首项为
,公比为
的等比数列;(5分)
∴-1=(
-1)(
)n-1=
,∴an=
(8分)
(2)由(1)知-1=
(
-1),
∴-1=(
-1)(
)n-1(10分)
由a1>0,an+1=知an>0,故an+1>an得
<
(11分)
即(-1)(
)n+1<(
-1)(
)n-1+1
∴-1>0,又t>0,则0<t<1(14分)
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