- 数列
- 共33563题
在等差数列{an}中,7a5+5a9=0,且a5<a9,则使该数列前n项和Sn取得最小值时的n=______.
正确答案
设等差数列{an}的公差为d,∵a9>a5,∴4d>0即d>0
又∵7a5+5a9=0,∴7(a1+4d)+5(a1+8d)=0
∴3a1+17d=0,∴a1=-d<0
∴an=a1+(n-1)d=-d+(n-1)d=(n-
)d
令(n-)d≥0,解得n≥
,
故等差数列{an}中,前6项均为负值,从第7项开始全为正数,
故当n=6时,该数列前n项和Sn取得最小值,
故答案为:6
已知数集A={a1,a2,…,an}(1≤a1<a2<…<an,n≥2)具有性质P:对任意的i,j(1≤i≤j≤n),aiaj与两数中至少有一个属于A,
(Ⅰ)分别判断数集{1,3,4}与{1,2,3,6}是否具有性质P,并说明理由;
(Ⅱ)证明:a1=1,且;
(Ⅲ)证明:当n=5时,a1,a2,a3,a4,a5成等比数列。
正确答案
(Ⅰ)解:由于3×4与均不属于数集{1,3,4},所以该数集不具有性质P.
由于1×2,1×3,1×6,2×3,都属于数集{1,2,3,6},所以该数集具有性质P.
(Ⅱ)证明:因为A={a1,a2,…,an}具有性质P,所以anan与中至少有一个属于A.
由于1≤a1<a2<…<an,所以anan>an,故ananA,
从而,故a1=1;
因为1=a1<a2<…<an,所以akan>an,故akanA(k=2,3,…,n).
由A具有性质P可知,
又因为,
所以,
从而,
故。
(Ⅲ)证明:由(Ⅱ)知,当n=5时,有,即
,
因为,
所以,故
,
由A具有性质P可知,
由,得
,且
,
所以,
故,
即是首项为1,公比为a2的等比数列。
(1)已知数列{an}的通项公式:an= (n∈N),试求{an}最大项的值;
(2)记bn=,且满足(1),若{ (bn)13 }成等比数列,求p的值;
(3)(理)如果Cn+1=, C1>-1 ,C1≠
,且p是满足(2)的正常数,试证:对于任意
自然数n,或者都满足C2n-1> , C2n<
;或者都满足C2n-1<
, C2n>
.
(文)若{bn}是满足(2)的数列,且{ (bn)13 }成等比数列,试求满足不等式:-b1+b2-b3+…+(-1)n•bn≥2004的自然数n的最小值.
正确答案
(1)an==2+
,
∴an-2=≤
=2,则an≤4.
即{an}的最大项的值为4.
(2)欲使{ (bn)13 }成等比数列,只需{bn}成等比数列.
∵bn==
•3n+
,∴只需
=0或
=0即可.解得p=2或p=-2.
(3)(理)p=2,Cn+1==1+
,
∵C1>-1,∴Cn>-1.又C1≠,
∴C2≠ , … , Cn≠
.
∵(C2n-) (C2n-1-
)=
<0,
∴C2n-1> , C2n<
;或C2n-1<
, C2n>
.
(文)∵p=-2不合题意,∴p=2⇒bn=3n,
据题意,≥2004⇒(-3)n+1≤-4019,nmin=8.
对于数列{un}若存在常数M>0,对任意的n∈N+,恒有|un+1-un|+|un-un-1|+…+|u2-u1|≤M则称数列{un}为B-数列。
(1)首项为1,公比为的等比数列是否为B-数列?请说明理由;
(2)设Sn是数列{xn}的前n项和,给出下列两组判断:
A组:①数列{xn}是B-数列;②数列{xn}不是B-数列
B组:③数列{Sn}是B-数列;④数列{Sn}不是B-数列
请以其中一组的一个论断条件,另一组中的一个论断为结论组成一个命题判断所给命题的真假,并证明你的结论;
(3)若数列{an}是B-数列,证明:数列{an2}也是B-数列。
正确答案
解:(1)设满足题设的等比数列为
则
于是
|-
|+|
-
|+…+|
-
|
=
=3×<3
所以首项为1,公比为的等比数列是B-数列。
(2)命题1:若数列{}是B-数列,则数列{Sn}是B-数列
此命题为假命题
事实上设=1,n∈N,
易知数列{}是B-数列,但Sn=n,
|Sn+1-Sn|+|Sn-Sn-1|+…+|S2-S1|=n
由n的任意性知,数列{Sn}不是B-数列。
命题2:若数列{Sn}是B-数列,则数列{}是B-数列。
此命题为真命题。
事实上,因为数列{Sn}是B-数列,
所以存在正数M,对任意的n∈N,
有|Sn+1-Sn|+|Sn-Sn-1|+…+|S2-S1|≤M
即
于是
所以数列是
数列。
(3)数列是
数列,则存在正数M,对任意的
有
因为
设,则有
因此
故数列是
数列。
对于数列A:a1,a2,a3(ai∈N,i=1,2,3),定义“T变换”:T将数列A变换成数列B:b1,b2,b3,其中bi=|ai-ai+1|(i=1,2),且b3=|a3-a1|.这种“T变换”记作B=T(A),继续对数列B进行“T变换”,得到数列C:cl,c2,c3,依此类推,当得到的数列各项均为0时变换结束.
(Ⅰ)写出数列A:2,6,4经过5次“T变换”后得到的数列;
(Ⅱ)若a1,a2,a3不全相等,判断数列A:a1,a2,a3经过不断的“T变换”是否会结束,并说明理由;
(Ⅲ)设数列A:400,2,403经过k次“T变换”得到的数列各项之和最小,求k的最小值.
正确答案
(Ⅰ)依题意,5次变换后得到的数列依次为
4,2,2;2,0,2;2,2,0;0,2,2;2,0,2…(3分)
所以,数列A:2,6,4经过5次“T变换”后得到的数列为2,0,2,…(4分)
(Ⅱ)数列A经过不断的“T变换”不可能结束
设数列D:d1,d2,d3,E:e1,e2,e3,F:O,0,0,且T(D)=E,T(E)=F
依题意|e1-e2|=0,|e2-e3|=0,|e3-e1|=0,所以e1=e2=e3
即非零常数列才能通过“T变换”结束.…①…(6分)
设e1=e2=e3=e(e为非零自然数).
为变换得到数列E的前两项,数列D只有四种可能
D:d1,d1+e,d1+2e,D:d1,d1+e,d1;D:d1,d1-e,d1,D:d1,d1-e,d1-2e;
而任何一种可能中,数列E的笫三项是O或2e.
即不存在数列D,使得其经过“T变换”成为非零常数列.…②…(8分)
由①②得,数列A经过不断的“T变换”不可能结束.
(Ⅲ)数列A经过一次“T变换”后得到数列B:398,401,3,其结构为a,a+3,3.
数列B经过6次“T变换”得到的数列分别为:3,a,a-3;a-3,3,a-6:a-6,a-9,3;3,a-12,a-9;a-15,3,a-12;a-18,a-15,3.
所以,经过6次“T变换”后得到的数列也是形如“a,a+3,3”的数列,变化的是,除了3之外的两项均减小18. …(10分)
因为398=18×22+2,所以,数列B经过6×22=132次“T变换”后得到的数列为2,5,3.
接下来经过“T变换”后得到的数列分别为:3,2,1;1,1,2;0,1,1;1,0,1;1,1,0;0,1,1;1,0,1,….
至此,数列和的最小值为2,以后数列循环出现,数列各项和不会更小.…(12分)
所以经过1+132+3=136次“T变换”得到的数列各项和达到最小,
即k的最小值为136. …(13分)
给出下面的数表序列:
其中表n(n=1,2,3,…)有n行,第1行的n个数是1,3,5,…,2n-1,从第2行起,每行中的每个数都等于它肩上的两数之和.
(1)写出表4,验证表4各行中数的平均数按从上到下的顺序构成等比数列,并将结论推广到表n(n≥3)(不要求证明);
(2)每个数表中最后一行都只有一个数,它们构成数列1,4,12,…,记此数列为{bn},求数列{bn}的前n项和.
正确答案
(1)表4为
1 3 5 7
4 8 12
12 20
32
它的第1,2,3,4行中的数的平均数分别是4,8,16,32,它们构成首项为4,公比为2的等比数列.
将这一结论推广到表n(n≥3),
表n的第1行是1,3,5,…,2n-1,其平均数是=n.
即表n(n≥3)各行中的数的平均数按从上到下的顺序构成首项为n,公比为2的等比数列.
(2)由(1)知,表n中最后一行的唯一一个数为bn=n•2n-1.
设Sn=b1+b2+…+bn=1×20+2×21+3×22+…+n•2n-1 ①
2Sn=1×21+2×22+3×23…+(n-1)•2n-1+n•2n ②
由①-②得,-Sn=1+21+22+…+2n-1-n•2n,
整理,得Sn=(n-1)•2n+1.
对于项数为m的有穷数列{an},记bk=max{a1,a2,…,ak}(k=1,2,…,m),即bk为a1,a2,…,ak中的最大值,并称数列{bn}是{an}的控制数列,如1,3,2,5,5的控制数列是1,3,3,5,5。
(1)若各项均为正整数的数列{an}的控制数列为2,3,4,5,5,写出所有的{an}。
(2)设{bn}是{an}的控制数列,满足ak+bm-k+1=C(C为常数,k=1,2,…,m),求证:bk=ak(k=1,2,…,m)。
(3)设m=100,常数,若
,{bn}是{an}的控制数列,求(b1-a1)+(b2-a2)+…+(b100-a100)。
正确答案
解:(1)数列{an}为:2,3,4,5,1;2,3,4,5,2;2,3,4,5,3;2,3,4,5,4,;2,3,4,5,5;
(2)∵bk=max{a1,a2,…,ak},bk+1=max{a1,a2,…,ak+1},
∴bk+1≥bk∵ak+bm-k+1=C,ak+1+bm-k=C,
∴ak+1-ak=bm-k+1-bm-k≥0,即ak+1≥ak,
∴bk=ak。
(3)对k=1,2,…25,
a4k-3=a(4k-3)2+(4k-3),a4k-2=a(4k-2)2+(4k-2),
a4k-1=a(4k-1)2-(4k-1),a4k=a(4k)2-4k,
比较大小,可得a4k-2>a4k-1,
∵<a<1,
∴a4k-1-a4k-2=(a-1)(8k-3)<0,
即a4k-2>a4k-1; a4k-a4k-2=2(2a-1)(4k-1)>0,
即a4k>a4k-2,
又a4k+1>a4k,
从而b4k-3=a4k-3,b4k-2=a4k-2,b4k-1=a4k-2,b4k=a4k,
∴(b1-a1)+(b2-a2)+…+(b100-a100) =(a2-a3)+(a6-a7)+…+(a98-a99)
= (a4k-2-a4k-1)
=(1-a)(8k-3)
=2525(1-a)。
设数列{an}的前n项和为Sn,且Sn=2-(
1
2
)n-1,n∈N.
(Ⅰ)求数列{an}的通项公式;
(Ⅱ)设数列bn=(2n-15)an.
(i)求数列{bn}的前n项和Tn;
(ii)求bn的最大值.
正确答案
(Ⅰ)由已知,可得
①当n≥2时,an=Sn-Sn-1=2-(
1
2
)n-1-[2-()n-2]=(
)n-1 …(2分)
②当n=1时,a1=S1=1,也符合上式.…(3分)
综上所述,可得对任意的n∈N*,{an}的通项公式是an=()n-1 …(4分)
(Ⅱ)由(I)得bn=(2n-15)an=(2n-15)()n-1
(i)Tn=-13+(-11)•+(-9)•(
)2+…+(2n-15)(
)n-1
两边都乘以,得
Tn=-13•
+(-11)•(
)2+(-9)•(
)3+…+(2n-15)(
)n …(6分)
两式相减,得Tn=-13+2[
+(
)2+…+(
)n-1]-(2n-15)(
)n …(8分)
即Tn=-13+
-(2n-15)(
)n=-11+(11-2n)•
∴Tn=-22+(11-2n)• …(10分)
(ii)∵bn+1-bn=(2n-13)()n-(2n-15)(
)n-1=(-2n+17)(
)n…(11分)
∴当n<时,得bn+1-bn>0,且当n>
时bn+1-bn<0 …(12分)
由此可得:b1<b2<b3…<b8<b9,且b9>b10>…,
∴b9是{bn}各项中最大值…(13分)
又∵b9=3a9=3×=
.
因此,bn的最大值为 …(14分)
设函数y=f(x)=上两点p1(x1,y1),p2(x2,y2),若
=
(
+
),且P点的横坐标为
.
(1)求P点的纵坐标;
(2)若Sn=f()+f(
)+…+f(
)+f(
),求Sn;
(3)记Tn为数列{}的前n项和,若Tn<a(Sn+2+
)对一切n∈N*都成立,试求a的取值范围.
正确答案
(1)∵=
(
+
),∴P为P1P2的中点,∴x1+x2=1
∴y1+y2=+
=1
∴P的纵坐标为;
(2)由(1)知,x1+x2=1,y1+y2=1,f(1)=2-
∵Sn=f()+f(
)+…+f(
)+f(
),Sn=f(
)+f(
)+…+f(
)+f(
)
∴2Sn=(n-1)+2(2-)=n+3-2
∴Sn=;
(3)Sn+=
,Sn+1+
=
∴=
=4(
-
)
∴Tn=4(-
+
-
+…+
-
)=
∵Tn<a(Sn+2+)对一切n∈N*都成立
∴a>=
设g(n)=n+,则g(n)在[
,+∞)上是增函数,在(0,
)上是减函数
∴g(n)的最小值为9
∴<
∴a>.
Sn为数列{an}的前n项的和,Sn=2n2-3n+1,则an=______.
正确答案
因为Sn=2n2-3n+1,所以a1=S1=2-3+1=0,
当n≥2时an=Sn-Sn-1=(2n2-3n+1)-[2(n-1)2-3(n-1)+1]=4n-5,
当n=1时,4n-5=-1≠a1,
∴an=.
故答案为:.
对于每项均是正整数的数列A:a1,a2,…,an,定义变换T1,T1将数列A变换成数列
T1(A):n,a1-1,a2-1,…,an-1
对于每项均是非负整数的数列B:b1,b2,…,bm,定义变换T2,T2将数列B各项从大到小排列,然后去掉所有为零的项,得到数列T2(B);
又定义S(B)=2(b1+2b2+…+mbm)+b12+b22+…+bm2设A0是每项均为正整数的有穷数列,令Ak+1=T2(T1(Ak))(k=0,1,2,…)。
(1)如果数列A0为5,3,2,写出数列A1,A2;
(2)对于每项均是正整数的有穷数列A,证明S(T1(A))=S(A);
(3)证明:对于任意给定的每项均为正整数的有穷数列A0,存在正整数K,当k≥K时,S(Ak+1)=S(Ak)。
正确答案
解:(1)
。
(2)设每项均是正整数的有穷数列A为,则
为
,
,
,…,
,从而
又,
所以
故。
(3)证明:设A是每项均为非负整数的数列
当存在,使得
时,交换数列A的第i项与第j项得到数列B,
则
当存在,使得
时,
若记数列为C,
则
所以
从而对于任意给定的数列,由
可知
又由(2)可知,
所以
即对于,要么有
,要么有
因为是大于2的整数,
所以经过有限步后,必有
即存在正整数K,当时,
。
(Ⅰ)设{an}是集合{2t+2s|0≤s<t,且s,t∈Z} 中所有的数从小到大排列成的数列,即a1=3,a2=5,a3=6,a4=9,a5=10,a6=12,……
将数列{an}各项按照上小下大,左小右大的原则写成如下的三角形数表:
(ⅰ)写出这个三角形数表的第四行、第五行各数;
(ⅱ)求a100;
(Ⅱ)设{bn}是集合{2r+2t+2s|0≤r<s<t,且r,s,t∈Z} 中所有的数都是从小到大排列成的数列,已知bk=1160,求k。
正确答案
(Ⅰ)解:(ⅰ)第四行17 18 20 24,第五行 33 34 36 40 48;
(ⅱ)设,只须确定正整数
,
数列{an}中小于的项构成的子集为
,
其元素个数为,
依题意,满足等式的最大整数t0为14,所以取t0=14,
因为100-,由此解得
,
∴。
(Ⅱ)解:,
令,
因,
现在求M的元素个数:,
其元素个数为:
,
某元素个数为,
某元素个数为。
若数列An=a1,a2,…,an(n≥2)满足|an+1-a1|=1(k=1,2,…,n-1),数列An为E数列,记S(An)=a1+a2+…+an,
(Ⅰ)写出一个满足a1=a5=0,且S(A5)>0的E数列An;
(Ⅱ)若a1=12,n=2000,证明:E数列An是递增数列的充要条件是an=2011;
(Ⅲ)对任意给定的整数n(n≥2),是否存在首项为0的E数列An,使得S(An)=0?如果存在,写出一个满足条件的E数列An;如果不存在,说明理由。
正确答案
解:(Ⅰ)0,1,2,1,0是一具满足条件的E数列A5。
(答案不唯一,0,1,0,1,0也是一个满足条件的E的数列A5)
(Ⅱ)必要性:因为E数列A5是递增数列,所以,
所以A5是首项为12,公差为1的等差数列,
所以a2000=12+(2000-1)×1=2011;
充分性,由于a2000-a1999≤1,
a1999-a1998≤1,
……
a2-a1≤1,
所以a2000-a1≤1999,即a2000≤a1+1999,
又因为a1=12,a2000=2011,
所以a2000=a1+1999,
故,即An是递增数列;
综上,结论得证。
(Ⅲ)令,则
,
因为,
……,
,
所以
因为,所以1-ck为偶数(k=1,…,n-1),
所以为偶数,
所以要使,必须使
为偶数,
即4整除n(n-1),亦即n=4m或n=4m+1(m∈N*),
当n=4m+1(m∈N*)时,E数列An的项满足,
时,有
;
时,有
;
当n=4m+1(m∈N*)时,E数列An的项满足,;
当n=4m+2或n=4m+3(m∈N)时,n(m-1)不能被4整除,
此时不存在E数列An,使得。
已知数列{an},a1=a(a>0,a≠1),an=a•an-1(n≥2),定义bn=an•lgan,如果bn是递增数列,求实数a的取值范围.
正确答案
∵a1=a(a>0,a≠1),an=a•an-1(n≥2),
则=a(n≥2),
∴an=a•an-1=anbn=an•lgan=nanlga,
∵bn是递增数列,
∴对任意n∈N*,bn+1>bn恒成立.
即(n+1)an+1lga>nanlga,对n∈N*恒成立.
(1)当a>1时,lga>0,
∴(n+1)an+1lga>nanlga⇔(n+1)a>n,
则a>
∵<1,
∴a>恒成立.
∴a>1
(2)当0<a<1时,lga<0,
∴(n+1)an+1lga>nanlga⇔(n+1)a<n,
则a<
∵当n∈N*时,≤
,
∴0<a<
综上实数a的取值范围:a∈(0,)∪(1,+∞)
对于数列{n},若存在常数M>0,对任意n∈N+,恒有|
n+1﹣
n|+|
n﹣
n﹣1|+…
+|2﹣
1|≤M,则称数列{
n}为
﹣数列.
求证:(1)设Sn是数列{an}的前n项和,若{Sn}是﹣数列,则{an}也是
﹣数列.
(2)若数列{an},{bn}都是﹣数列,则{anbn}也是
﹣数列.
正确答案
证明:(1)∵{Sn}为﹣数列,
∴存在M>0,使|Sn+1﹣Sn|+|Sn﹣Sn﹣1|+…+|S2﹣S1|≤M
∴|an|+|an﹣1|+…+|a2|≤M,
又|an+1﹣an|+|an﹣an﹣1|+…+|a2﹣a1|≤|an|+2|an﹣1|+…+2|a2|+|a1|≤2M+|a1|.
∴{an}也是﹣数列.
(2)∵数列{an}{bn}都是﹣数列,
∴存在M,M'使得:|an+1﹣an|+|an﹣an﹣1|+…+|a2﹣a1|≤M,
对任意n∈N都成立.
考虑|ai+1b i+1﹣aibi|=|ai+1(bi+1﹣bi)+bi(ai+1﹣ai)|≤|ai+1||bi+1﹣bi|+|bi||ai+1﹣ai|
|ai﹣a1|=|(ai﹣ai﹣1)+(ai﹣1﹣ai﹣2)+…+(a2﹣a1)|≤|ai﹣ai﹣1|+|ai﹣1﹣ai﹣2|+…+|a2﹣a1|
<M
∴|ai|<|a1|+M=M1同理,|bi|<|b1|+M'=M1'
∴
∴{anbn}也是﹣数列.
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